51 | 适配器模式：代理、适配器、桥接、装饰，这四个模式有何区别？

王争 2020-02-28

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讲述：冯永吉大小：10.47M时长：13:03

前面几节课我们学习了代理模式、桥接模式、装饰器模式，今天，我们再来学习一个比较常用的结构型模式：适配器模式。这个模式相对来说还是比较简单、好理解的，应用场景也很具体，总体上来讲比较好掌握。

关于适配器模式，今天我们主要学习它的两种实现方式，类适配器和对象适配器，以及 5 种常见的应用场景。同时，我还会通过剖析 slf4j 日志框架，来给你展示这个模式在真实项目中的应用。除此之外，在文章的最后，我还对代理、桥接、装饰器、适配器，这 4 种代码结构非常相似的设计模式做简单的对比，对这几节内容做一个简单的总结。

话不多说，让我们正式开始今天的学习吧！

适配器模式的原理与实现

适配器模式的英文翻译是 Adapter Design Pattern。顾名思义，这个模式就是用来做适配的，它将不兼容的接口转换为可兼容的接口，让原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。对于这个模式，有一个经常被拿来解释它的例子，就是 USB 转接头充当适配器，把两种不兼容的接口，通过转接变得可以一起工作。

原理很简单，我们再来看下它的代码实现。适配器模式有两种实现方式：类适配器和对象适配器。其中，类适配器使用继承关系来实现，对象适配器使用组合关系来实现。具体的代码实现如下所示。其中，ITarget 表示要转化成的接口定义。Adaptee 是一组不兼容 ITarget 接口定义的接口，Adaptor 将 Adaptee 转化成一组符合 ITarget 接口定义的接口。

// 类适配器: 基于继承

public interface ITarget {

void f1();

void f2();

void fc();

}

public class Adaptee {

public void fa() { //… }

public void fb() { //… }

public void fc() { //… }

}

public class Adaptor extends Adaptee implements ITarget {

public void f1() {

super.fa();

}

public void f2() {

//...重新实现f2()...

}

// 这里fc()不需要实现，直接继承自Adaptee，这是跟对象适配器最大的不同点

}

// 对象适配器：基于组合

public interface ITarget {

void f1();

void f2();

void fc();

}

public class Adaptee {

public void fa() { //… }

public void fb() { //… }

public void fc() { //… }

}

public class Adaptor implements ITarget {

private Adaptee adaptee;

public Adaptor(Adaptee adaptee) {

this.adaptee = adaptee;

}

public void f1() {

adaptee.fa(); //委托给Adaptee

}

public void f2() {

//...重新实现f2()...

}

public void fc() {

adaptee.fc();

}

}

针对这两种实现方式，在实际的开发中，到底该如何选择使用哪一种呢？判断的标准主要有两个，一个是 Adaptee 接口的个数，另一个是 Adaptee 和 ITarget 的契合程度。

如果 Adaptee 接口并不多，那两种实现方式都可以。

如果 Adaptee 接口很多，而且 Adaptee 和 ITarget 接口定义大部分都相同，那我们推荐使用类适配器，因为 Adaptor 复用父类 Adaptee 的接口，比起对象适配器的实现方式，Adaptor 的代码量要少一些。

如果 Adaptee 接口很多，而且 Adaptee 和 ITarget 接口定义大部分都不相同，那我们推荐使用对象适配器，因为组合结构相对于继承更加灵活。

适配器模式应用场景总结

原理和实现讲完了，都不复杂。我们再来看，到底什么时候会用到适配器模式呢？

一般来说，适配器模式可以看作一种“补偿模式”，用来补救设计上的缺陷。应用这种模式算是“无奈之举”。如果在设计初期，我们就能协调规避接口不兼容的问题，那这种模式就没有应用的机会了。

前面我们反复提到，适配器模式的应用场景是“接口不兼容”。那在实际的开发中，什么情况下才会出现接口不兼容呢？我建议你先自己思考一下这个问题，然后再来看我下面的总结 。

1. 封装有缺陷的接口设计

假设我们依赖的外部系统在接口设计方面有缺陷（比如包含大量静态方法），引入之后会影响到我们自身代码的可测试性。为了隔离设计上的缺陷，我们希望对外部系统提供的接口进行二次封装，抽象出更好的接口设计，这个时候就可以使用适配器模式了。

具体我还是举个例子来解释一下，你直接看代码应该会更清晰。具体代码如下所示：

public class CD { //这个类来自外部sdk，我们无权修改它的代码

//…

public static void staticFunction1() { //… }

public void uglyNamingFunction2() { //… }

public void tooManyParamsFunction3(int paramA, int paramB, …) { //… }

public void lowPerformanceFunction4() { //… }

}

// 使用适配器模式进行重构

public class ITarget {

void function1();

void function2();

void fucntion3(ParamsWrapperDefinition paramsWrapper);

void function4();

//…

}

// 注意：适配器类的命名不一定非得末尾带Adaptor

public class CDAdaptor extends CD implements ITarget {

//…

public void function1() {

 super.staticFunction1();

}

public void function2() {

super.uglyNamingFucntion2();

}

public void function3(ParamsWrapperDefinition paramsWrapper) {

 super.tooManyParamsFunction3(paramsWrapper.getParamA(), ...);

}

public void function4() {

//...reimplement it...

}

}

2. 统一多个类的接口设计

某个功能的实现依赖多个外部系统（或者说类）。通过适配器模式，将它们的接口适配为统一的接口定义，然后我们就可以使用多态的特性来复用代码逻辑。具体我还是举个例子来解释一下。

假设我们的系统要对用户输入的文本内容做敏感词过滤，为了提高过滤的召回率，我们引入了多款第三方敏感词过滤系统，依次对用户输入的内容进行过滤，过滤掉尽可能多的敏感词。但是，每个系统提供的过滤接口都是不同的。这就意味着我们没法复用一套逻辑来调用各个系统。这个时候，我们就可以使用适配器模式，将所有系统的接口适配为统一的接口定义，这样我们可以复用调用敏感词过滤的代码。

你可以配合着下面的代码示例，来理解我刚才举的这个例子。

public class ASensitiveWordsFilter { // A敏感词过滤系统提供的接口

//text是原始文本，函数输出用*替换敏感词之后的文本

public String filterSexyWords(String text) {

// ...

}

public String filterPoliticalWords(String text) {

// ...

}

}

public class BSensitiveWordsFilter { // B敏感词过滤系统提供的接口

public String filter(String text) {

//...

}

}

public class CSensitiveWordsFilter { // C敏感词过滤系统提供的接口

public String filter(String text, String mask) {

//...

}

}

// 未使用适配器模式之前的代码：代码的可测试性、扩展性不好

public class RiskManagement {

private ASensitiveWordsFilter aFilter = new ASensitiveWordsFilter();

private BSensitiveWordsFilter bFilter = new BSensitiveWordsFilter();

private CSensitiveWordsFilter cFilter = new CSensitiveWordsFilter();

public String filterSensitiveWords(String text) {

String maskedText = aFilter.filterSexyWords(text);
maskedText = aFilter.filterPoliticalWords(maskedText);
maskedText = bFilter.filter(maskedText);
maskedText = cFilter.filter(maskedText, "***");
return maskedText;

}

}

// 使用适配器模式进行改造

public interface ISensitiveWordsFilter { // 统一接口定义

String filter(String text);

}

public class ASensitiveWordsFilterAdaptor implements ISensitiveWordsFilter {

private ASensitiveWordsFilter aFilter;

public String filter(String text) {

String maskedText = aFilter.filterSexyWords(text);
maskedText = aFilter.filterPoliticalWords(maskedText);
return maskedText;

}

}

//…省略BSensitiveWordsFilterAdaptor、CSensitiveWordsFilterAdaptor…

// 扩展性更好，更加符合开闭原则，如果添加一个新的敏感词过滤系统，

// 这个类完全不需要改动；而且基于接口而非实现编程，代码的可测试性更好。

public class RiskManagement {

private List filters = new ArrayList<>();

public void addSensitiveWordsFilter(ISensitiveWordsFilter filter) {

filters.add(filter);

}

public String filterSensitiveWords(String text) {

String maskedText = text;
for (ISensitiveWordsFilter filter : filters) {
  maskedText = filter.filter(maskedText);
}
return maskedText;

}

}

3. 替换依赖的外部系统

当我们把项目中依赖的一个外部系统替换为另一个外部系统的时候，利用适配器模式，可以减少对代码的改动。具体的代码示例如下所示：

// 外部系统A

public interface IA {

//…

void fa();

}

public class A implements IA {

//…

public void fa() { //… }

}

// 在我们的项目中，外部系统A的使用示例

public class Demo {

private IA a;

public Demo(IA a) {

this.a = a;

}

//…

}

Demo d = new Demo(new A());

// 将外部系统A替换成外部系统B

public class BAdaptor implemnts IA {

private B b;

public BAdaptor(B b) {

this.b= b;

}

public void fa() {

//...
b.fb();

}

}

// 借助BAdaptor，Demo的代码中，调用IA接口的地方都无需改动，

// 只需要将BAdaptor如下注入到Demo即可。

Demo d = new Demo(new BAdaptor(new B()));

4. 兼容老版本接口

在做版本升级的时候，对于一些要废弃的接口，我们不直接将其删除，而是暂时保留，并且标注为 deprecated，并将内部实现逻辑委托为新的接口实现。这样做的好处是，让使用它的项目有个过渡期，而不是强制进行代码修改。这也可以粗略地看作适配器模式的一个应用场景。同样，我还是通过一个例子，来进一步解释一下。

JDK1.0 中包含一个遍历集合容器的类 Enumeration。JDK2.0 对这个类进行了重构，将它改名为 Iterator 类，并且对它的代码实现做了优化。但是考虑到如果将 Enumeration 直接从 JDK2.0 中删除，那使用 JDK1.0 的项目如果切换到 JDK2.0，代码就会编译不通过。为了避免这种情况的发生，我们必须把项目中所有使用到 Enumeration 的地方，都修改为使用 Iterator 才行。

单独一个项目做 Enumeration 到 Iterator 的替换，勉强还能接受。但是，使用 Java 开发的项目太多了，一次 JDK 的升级，导致所有的项目不做代码修改就会编译报错，这显然是不合理的。这就是我们经常所说的不兼容升级。为了做到兼容使用低版本 JDK 的老代码，我们可以暂时保留 Enumeration 类，并将其实现替换为直接调用 Itertor。代码示例如下所示：

public class Collections {

public static Emueration emumeration(final Collection c) {

return new Enumeration() {
  Iterator i = c.iterator();
  public boolean hasMoreElments() {
    return i.hashNext();
  }
  public Object nextElement() {
    return i.next():
  }
}

}

}

5. 适配不同格式的数据

前面我们讲到，适配器模式主要用于接口的适配，实际上，它还可以用在不同格式的数据之间的适配。比如，把从不同征信系统拉取的不同格式的征信数据，统一为相同的格式，以方便存储和使用。再比如，Java 中的 Arrays.asList() 也可以看作一种数据适配器，将数组类型的数据转化为集合容器类型。

List stooges = Arrays.asList(“Larry”, “Moe”, “Curly”);

剖析适配器模式在 Java 日志中的应用

Java 中有很多日志框架，在项目开发中，我们常常用它们来打印日志信息。其中，比较常用的有 log4j、logback，以及 JDK 提供的 JUL(java.util.logging) 和 Apache 的 JCL(Jakarta Commons Logging) 等。

大部分日志框架都提供了相似的功能，比如按照不同级别（debug、info、warn、erro……）打印日志等，但它们却并没有实现统一的接口。这主要可能是历史的原因，它不像 JDBC 那样，一开始就制定了数据库操作的接口规范。

如果我们只是开发一个自己用的项目，那用什么日志框架都可以，log4j、logback 随便选一个就好。但是，如果我们开发的是一个集成到其他系统的组件、框架、类库等，那日志框架的选择就没那么随意了。

比如，项目中用到的某个组件使用 log4j 来打印日志，而我们项目本身使用的是 logback。将组件引入到项目之后，我们的项目就相当于有了两套日志打印框架。每种日志框架都有自己特有的配置方式。所以，我们要针对每种日志框架编写不同的配置文件（比如，日志存储的文件地址、打印日志的格式）。如果引入多个组件，每个组件使用的日志框架都不一样，那日志本身的管理工作就变得非常复杂。所以，为了解决这个问题，我们需要统一日志打印框架。

如果你是做 Java 开发的，那 Slf4j 这个日志框架你肯定不陌生，它相当于 JDBC 规范，提供了一套打印日志的统一接口规范。不过，它只定义了接口，并没有提供具体的实现，需要配合其他日志框架（log4j、logback……）来使用。

不仅如此，Slf4j 的出现晚于 JUL、JCL、log4j 等日志框架，所以，这些日志框架也不可能牺牲掉版本兼容性，将接口改造成符合 Slf4j 接口规范。Slf4j 也事先考虑到了这个问题，所以，它不仅仅提供了统一的接口定义，还提供了针对不同日志框架的适配器。对不同日志框架的接口进行二次封装，适配成统一的 Slf4j 接口定义。具体的代码示例如下所示：

// slf4j统一的接口定义

package org.slf4j;

public interface Logger {

public boolean isTraceEnabled();

public void trace(String msg);

public void trace(String format, Object arg);

public void trace(String format, Object arg1, Object arg2);

public void trace(String format, Object[] argArray);

public void trace(String msg, Throwable t);

public boolean isDebugEnabled();

public void debug(String msg);

public void debug(String format, Object arg);

public void debug(String format, Object arg1, Object arg2)

public void debug(String format, Object[] argArray)

public void debug(String msg, Throwable t);

//…省略info、warn、error等一堆接口

}

// log4j日志框架的适配器

// Log4jLoggerAdapter实现了LocationAwareLogger接口，

// 其中LocationAwareLogger继承自Logger接口，

// 也就相当于Log4jLoggerAdapter实现了Logger接口。

package org.slf4j.impl;

public final class Log4jLoggerAdapter extends MarkerIgnoringBase

implements LocationAwareLogger, Serializable {

final transient org.apache.log4j.Logger logger; // log4j

public boolean isDebugEnabled() {

return logger.isDebugEnabled();

}

public void debug(String msg) {

logger.log(FQCN, Level.DEBUG, msg, null);

}

public void debug(String format, Object arg) {

if (logger.isDebugEnabled()) {
  FormattingTuple ft = MessageFormatter.format(format, arg);
  logger.log(FQCN, Level.DEBUG, ft.getMessage(), ft.getThrowable());
}

}

public void debug(String format, Object arg1, Object arg2) {

if (logger.isDebugEnabled()) {
  FormattingTuple ft = MessageFormatter.format(format, arg1, arg2);
  logger.log(FQCN, Level.DEBUG, ft.getMessage(), ft.getThrowable());
}

}

public void debug(String format, Object[] argArray) {

if (logger.isDebugEnabled()) {
  FormattingTuple ft = MessageFormatter.arrayFormat(format, argArray);
  logger.log(FQCN, Level.DEBUG, ft.getMessage(), ft.getThrowable());
}

}

public void debug(String msg, Throwable t) {

logger.log(FQCN, Level.DEBUG, msg, t);

}

//…省略一堆接口的实现…

}

所以，在开发业务系统或者开发框架、组件的时候，我们统一使用 Slf4j 提供的接口来编写打印日志的代码，具体使用哪种日志框架实现（log4j、logback……），是可以动态地指定的（使用 Java 的 SPI 技术，这里我不多解释，你自行研究吧），只需要将相应的 SDK 导入到项目中即可。

不过，你可能会说，如果一些老的项目没有使用 Slf4j，而是直接使用比如 JCL 来打印日志，那如果想要替换成其他日志框架，比如 log4j，该怎么办呢？实际上，Slf4j 不仅仅提供了从其他日志框架到 Slf4j 的适配器，还提供了反向适配器，也就是从 Slf4j 到其他日志框架的适配。我们可以先将 JCL 切换为 Slf4j，然后再将 Slf4j 切换为 log4j。经过两次适配器的转换，我们就能成功将 log4j 切换为了 logback。

代理、桥接、装饰器、适配器 4 种设计模式的区别

代理、桥接、装饰器、适配器，这 4 种模式是比较常用的结构型设计模式。它们的代码结构非常相似。笼统来说，它们都可以称为 Wrapper 模式，也就是通过 Wrapper 类二次封装原始类。

尽管代码结构相似，但这 4 种设计模式的用意完全不同，也就是说要解决的问题、应用场景不同，这也是它们的主要区别。这里我就简单说一下它们之间的区别。

代理模式：代理模式在不改变原始类接口的条件下，为原始类定义一个代理类，主要目的是控制访问，而非加强功能，这是它跟装饰器模式最大的不同。

桥接模式：桥接模式的目的是将接口部分和实现部分分离，从而让它们可以较为容易、也相对独立地加以改变。

装饰器模式：装饰者模式在不改变原始类接口的情况下，对原始类功能进行增强，并且支持多个装饰器的嵌套使用。

适配器模式：适配器模式是一种事后的补救策略。适配器提供跟原始类不同的接口，而代理模式、装饰器模式提供的都是跟原始类相同的接口。

重点回顾

好了，今天的内容到此就讲完了。让我们一块来总结回顾一下，你需要重点掌握的内容。

适配器模式是用来做适配，它将不兼容的接口转换为可兼容的接口，让原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。适配器模式有两种实现方式：类适配器和对象适配器。其中，类适配器使用继承关系来实现，对象适配器使用组合关系来实现。

一般来说，适配器模式可以看作一种“补偿模式”，用来补救设计上的缺陷。应用这种模式算是“无奈之举”，如果在设计初期，我们就能协调规避接口不兼容的问题，那这种模式就没有应用的机会了。

那在实际的开发中，什么情况下才会出现接口不兼容呢？我总结下了下面这样 5 种场景：

封装有缺陷的接口设计

统一多个类的接口设计

替换依赖的外部系统

兼容老版本接口

适配不同格式的数据

课堂讨论

今天我们讲到，适配器有两种实现方式：类适配器、对象适配器。那我们之前讲到的代理模式、装饰器模式，是否也同样可以有两种实现方式（类代理模式、对象代理模式，以及类装饰器模式、对象装饰器模式）呢？

欢迎留言和我分享你的思考，如果有收获，也欢迎你把这篇文章分享给你的朋友。

35人觉得很赞给文章提建议;)

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张创琦

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精选留言(69)

• 
  javaadu
  这篇总结将前几节课串联起来了，非常赞👍
  课堂讨论：
  \1. 代理模式支持，基于接口组合代理就是对象匹配，基于继承代理就是类匹配
  \2. 装饰者模式不支持，这个模式本身是为了避免继承结构爆炸而设计的
  2020-02-28
  _6
  _88

• 
  小晏子
  代理模式有两种实现方式：一般情况下，我们让代理类和原始类实现同样的接口。这种就是对象代理模式；但是，如果原始类并没有定义接口，并且原始类代码并不是我们开发维护的。在这种情况下，我们可以通过让代理类继承原始类的方法来实现代理模式，这种属于类代理模式。
  装饰器模式没有这两种方式：装饰器模式主要解决继承关系过于复杂的问题，通过组合来替代继承，在设计的时候，装饰器类需要跟原始类继承相同的抽象类或者接口。所以装饰器只有对象装饰器这一种。
  2020-02-28
  _1
  _50

• 
  唐龙
  C++的STL里有大量的适配器，比如迭代器适配器，容器适配器，仿函数适配器。
  容器里的反向迭代器reverseiterator就是对迭代器iterator的一层简单封装。
  所谓的栈stack和单向队列queue也是对其他容器的封装，底层默认使用的是双向队列deque，两者也都可以选用双向链表list，stack也可以使用向量vector。可以通过模板参数选用具体的底层容器，比如stack stk;。
  而仿函数适配器functor adapter则是其中的重头戏，众所周知，仿函数functor是一种重载了函数调用运算符的类。仿函数适配器可以改变仿函数的参数个数，比如bind1st, bind2nd等。
  一个使用仿函数适配器的例子：
  count_if(scores.begin(),scores.end(),bind2nd(less(), 60));
  上述代码翻译成人话就是统计不到60分成绩的人数。
  正常来讲，不论count_if的最后一个参数是函数指针还是仿函数对象，只能接受一个参数，我们没必要为“小于60”这么微不足道的事情单独写一个函数或是仿函数，所以选择了通过bind2nd这一个适配器改变函数的参数个数，并且把其中的第二个参数绑定为60。
  STL使用适配器的目的是为了更灵活的组合一些基础操作，并不是设计缺陷。
  所以对于老师所说的
  ……适配器模式可以看作一种“补偿模式”，用来补救设计上的缺陷。应用这种模式算是“无奈之举”……
  我并不认同。
  2020-02-28
  5
  _26

• 
  勤劳的明酱
  那SpringAop是代理模式，主要功能却是增强被代理的类，这不是更符合装饰器模式。
  2020-02-28
  _6
  _16

• 
  阿骨打
  说实话真的牛，看到51节，争哥的水平估计高于99.9%的码农了，能懂是一层境界，能说给别人听，使别人信服是一层境界，能串联起来说给别人听，又是一层境界。
  2020-09-18
  _8
  _15

• 
  honnkyou
  1 中的代码ITarget应该是接口吧
  2020-03-17
  _1
  _13

• 
  每天晒白牙
  代理模式有两种实现方式
  1.代理类和原始类实现相同的接口，原始类只负责原始的业务功能，而代理类通过委托的方式调用原始类来执行业务逻辑，然后可以做一些附加功能。这也是一种基于接口而实现编程的设计思想。这就是基于组合也就是对象模式
  2.如果原始类没有定义接口且不是我们开发维护的，这属于对外部类的扩展，可以使用继承的方式，只需要用代理类继承原始类，然后附加一些功能。这就是基于类模式
  装饰者模式主要解决的问题就是继承关系过于复杂，通过组合来代替继承，主要作用是给原始类添加增强功能。所以装饰者模式只有对象模式
  2020-02-28
  _1
  _7

• 
  f
  真的是好文章，讲出了别人讲不出的设计，看了很多遍理解了，但是想要融会贯通不是件容易的事，需要多实践，我需要反复看这边文章来思考这5种场景的实践，这次阅读的理解就是场景二可以指导框架设计，我们只要实现新的过滤器，add，就可以不修改源码来实现新的过滤，简直太棒了
  2020-02-29
  
  __6

• 
  Monday
  代理、桥接、装饰器、适配器，这 4 种模式是比较常用的结构型设计模式。
  记得桥接模式那节说桥接械不常用，熟悉即可。现在这边说成了常用了。