编程自学指南：java程序设计开发，适配器模式的核心思想和作用，类适配器、对象适配器和接口适配器三种实现方式，适配器模式的优缺点

编程自学指南：java程序设计开发，Java 适配器模式详解

一、课程信息

学习目标

1. 理解适配器模式的核心思想和作用。
2. 掌握类适配器、对象适配器和接口适配器三种实现方式。
3. 能够识别和运用适配器模式解决实际开发中的兼容性问题。
4. 了解适配器模式的优缺点和适用场景。

二、课程导入

生活案例引入

1. 电源适配器
   • 展示不同国家的电源插头和插座图片，说明在国外使用电器时，由于电源接口不匹配，需要使用电源适配器来转换电压和接口。
   • 类比到软件中，不同的类或接口可能因为设计不兼容，需要一个 “适配器” 来使它们能够协同工作。
2. 耳机转接头
   • 举例手机没有 3.5mm 耳机接口，需要使用转接头将传统耳机适配到手机上。
   • 引导学生思考在编程中类似的接口不兼容问题及解决办法。

三、核心概念

定义

适配器模式（Adapter Pattern）是一种结构型设计模式，它将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能一起工作。

角色分析

1. 目标接口（Target）：客户端所期望的接口，适配器需要实现这个接口。
2. 适配者类（Adaptee）：需要被适配的类，它有自己的接口，但与目标接口不兼容。
3. 适配器类（Adapter）：将适配者类的接口转换为目标接口的类，是适配器模式的核心。

工作原理

通过适配器类，将适配者类的功能包装成符合目标接口的形式，供客户端使用。

四、实现方式

类适配器模式

代码示例

// 目标接口
interface Target {
    void request();
}

// 适配者类
class Adaptee {
    public void specificRequest() {
        System.out.println("适配者的特殊请求");
    }
}

// 类适配器
class ClassAdapter extends Adaptee implements Target {
    @Override
    public void request() {
        specificRequest();
    }
}

// 客户端代码
public class ClassAdapterClient {
    public static void main(String[] args) {
        Target target = new ClassAdapter();
        target.request();
    }
}

特点

• 适配器类通过继承适配者类并实现目标接口来完成适配。
• 由于 Java 是单继承，这种方式存在一定的局限性。

对象适配器模式

代码示例

// 目标接口
interface Target {
    void request();
}

// 适配者类
class Adaptee {
    public void specificRequest() {
        System.out.println("适配者的特殊请求");
    }
}

// 对象适配器
class ObjectAdapter implements Target {
    private Adaptee adaptee;

    public ObjectAdapter(Adaptee adaptee) {
        this.adaptee = adaptee;
    }

    @Override
    public void request() {
        adaptee.specificRequest();
    }
}

// 客户端代码
public class ObjectAdapterClient {
    public static void main(String[] args) {
        Adaptee adaptee = new Adaptee();
        Target target = new ObjectAdapter(adaptee);
        target.request();
    }
}

特点

• 适配器类通过持有适配者类的对象来完成适配。
• 避免了类适配器的单继承限制，更加灵活。

接口适配器模式

代码示例

// 目标接口
interface Target {
    void method1();
    void method2();
    void method3();
}

// 抽象适配器类
abstract class AbstractAdapter implements Target {
    @Override
    public void method1() {}

    @Override
    public void method2() {}

    @Override
    public void method3() {}
}

// 具体实现类
class ConcreteAdapter extends AbstractAdapter {
    @Override
    public void method1() {
        System.out.println("实现 method1");
    }
}

// 客户端代码
public class InterfaceAdapterClient {
    public static void main(String[] args) {
        Target target = new ConcreteAdapter();
        target.method1();
    }
}

特点

• 当目标接口方法较多，但客户端只需要使用其中一部分时，使用接口适配器可以避免实现所有方法。

五、实际应用案例

案例一：旧系统与新系统的数据对接

1. 假设旧系统有一个 OldUserService 类，提供了 getUserInfoById 方法获取用户信息。

class OldUserService {
    public String getUserInfoById(int id) {
        return "旧系统用户信息：ID=" + id;
    }
}

1. 新系统定义了一个 NewUserService 接口，要求实现 fetchUser 方法。

interface NewUserService {
    String fetchUser(int id);
}

1. 为了让旧系统的功能能在新系统中使用，创建一个适配器类。

class UserAdapter implements NewUserService {
    private OldUserService oldUserService;

    public UserAdapter(OldUserService oldUserService) {
        this.oldUserService = oldUserService;
    }

    @Override
    public String fetchUser(int id) {
        return oldUserService.getUserInfoById(id);
    }
}

1. 客户端代码使用适配器。

public class UserAdapterClient {
    public static void main(String[] args) {
        OldUserService oldUserService = new OldUserService();
        NewUserService newUserService = new UserAdapter(oldUserService);
        String userInfo = newUserService.fetchUser(1);
        System.out.println(userInfo);
    }
}

案例二：不同图形库的适配

• 假设现有一个 Circle 类，它有一个 drawCircle 方法。

class Circle {
    public void drawCircle() {
        System.out.println("绘制圆形");
    }
}

• 而新的图形绘制接口 Shape 要求实现 draw 方法。

interface Shape {
    void draw();
}

• 创建适配器类 CircleAdapter 来适配 Circle 类。

class CircleAdapter implements Shape {
    private Circle circle;

    public CircleAdapter(Circle circle) {
        this.circle = circle;
    }

    @Override
    public void draw() {
        circle.drawCircle();
    }
}

• 客户端使用适配器进行图形绘制。

public class ShapeAdapterClient {
    public static void main(String[] args) {
        Circle circle = new Circle();
        Shape shape = new CircleAdapter(circle);
        shape.draw();
    }
}

六、优缺点与适用场景

优点

1. 提高复用性：可以让原本不兼容的类协同工作，复用已有的类。
2. 增强扩展性：在不修改原有代码的基础上，通过适配器实现新的功能。
3. 灵活性好：可以根据需要选择不同的适配器实现方式。

缺点

1. 增加代码复杂度：引入适配器类会增加系统的代码量和复杂度。
2. 过多使用会导致系统混乱：如果适配器使用过多，会使系统变得难以理解和维护。

适用场景

1. 系统升级或改造：在旧系统和新系统对接时，使用适配器模式可以避免对旧系统进行大规模修改。
2. 使用第三方库：当第三方库的接口与自己的系统不兼容时，可以通过适配器进行适配。
3. 统一接口：将多个不同的类统一成一个统一的接口，方便客户端使用。

七、课堂练习

练习一

• 现有一个 MediaPlayer 接口，有 play 方法，用于播放音乐。

interface MediaPlayer {
    void play(String audioType, String fileName);
}

• 有一个 AdvancedMediaPlayer 接口，包含 playVlc 和 playMp4 方法。

interface AdvancedMediaPlayer {
    void playVlc(String fileName);
    void playMp4(String fileName);
}

• 实现 VlcPlayer 和 Mp4Player 类实现 AdvancedMediaPlayer 接口。

class VlcPlayer implements AdvancedMediaPlayer {
    @Override
    public void playVlc(String fileName) {
        System.out.println("播放 VLC 文件：" + fileName);
    }

    @Override
    public void playMp4(String fileName) {}
}

class Mp4Player implements AdvancedMediaPlayer {
    @Override
    public void playVlc(String fileName) {}

    @Override
    public void playMp4(String fileName) {
        System.out.println("播放 MP4 文件：" + fileName);
    }
}

• 要求创建一个适配器类 MediaAdapter，让 MediaPlayer 可以播放 vlc 和 mp4 格式的文件。

练习二

• 有一个 OldPrinter 类，有 printOld 方法。

class OldPrinter {
    public void printOld(String content) {
        System.out.println("旧打印机打印：" + content);
    }
}

• 新的 Printer 接口有 print 方法。

interface Printer {
    void print(String content);
}

• 创建适配器类，让旧打印机可以适配新的打印接口。

八、课程总结

知识回顾

1. 适配器模式的定义和核心思想。
2. 类适配器、对象适配器和接口适配器的实现方式。
3. 适配器模式的优缺点和适用场景。

口诀总结

“适配模式很奇妙，接口转换不可少。类和对象各有招，接口适配更高效。复用扩展真可靠，系统兼容没烦恼。”

九、课后作业

作业一

• 实现一个文件格式转换的适配器模式。假设有一个 OldFileReader 类可以读取 .txt 文件，现在需要创建一个适配器，让它可以适配新的 FileReader 接口，该接口可以读取 .txt、.csv 和 .json 格式的文件。

作业二

• 分析 JDK 中哪些地方使用了适配器模式，并查阅资料进行验证。