设计模式 - 结构型 - 适配器模式（Adapter Pattern）

适配器模式（Adapter Pattern）是一种结构型设计模式，核心目标是通过接口转换机制解决类或对象间接口不兼容的问题，使原本无法协同工作的组件能够协作。以下从核心定义、结构、应用场景等方面进行详细解析：

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一、核心定义与设计目标

1. 模式定义
   适配器模式通过 中间转换层（适配器） 将已有接口转换为客户端期望的接口形态，实现接口兼容性。其核心价值在于：

   • 接口兼容：将旧系统或第三方接口转换为目标系统所需的接口。
   • 代码复用：无需修改现有代码即可复用遗留组件。
   • 动态扩展：支持灵活添加适配器以应对接口变更。

2. 设计目标

   • 解耦客户端与被适配者：客户端仅依赖目标接口，无需感知底层实现细节。
   • 统一多源接口：整合不同厂商或版本的组件（如数控系统中的传感器接口）。

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二、模式结构与角色划分

1. 核心角色

   • 目标接口（Target）：客户端期望的接口规范（如 USB充电接口）。
   • 被适配者（Adaptee）：已存在但接口不兼容的类（如 220V电源接口）。
   • 适配器（Adapter）：实现目标接口，封装被适配者的调用逻辑（如 充电头）。

2. UML类图示例

┌───────────────────┐          ┌───────────────────┐
│       Target      │          │       Adaptee     │
├───────────────────┤          ├───────────────────┤
│ +request()        │<|───────>│ +specificRequest()│
└───────────▲───────┘          └───────────────────┘
            ▲
            │ implements
┌───────────┴─────────┐
│       Adapter       │
├─────────────────────┤
│ +request()          │───┐
└─────────────────────┘   │ calls
                          ▼
       ┌──────────────────────────┐
       │ Adaptee.specificRequest()│
       └──────────────────────────┘

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三、适配器类型与实现方式

类型	实现方式	特点
类适配器	通过继承被适配类实现目标接口	耦合度高，需了解被适配者内部结构
对象适配器	通过组合被适配类的实例实现目标接口	灵活性高，推荐使用
接口适配器	定义抽象类实现接口默认方法，子类选择性覆盖	适用于接口方法过多但仅需部分实现的场景

示例代码（Java对象适配器）

// 目标接口：USB充电接口
interface USBCharger {
    void charge();
}

// 被适配者：220V电源接口
class AC220V {
    void outputPower() { System.out.println("输出220V交流电"); }
}

// 对象适配器：充电头
class ChargerAdapter implements USBCharger {
    private AC220V ac220V = new AC220V();
    @Override
    public void charge() {
        ac220V.outputPower();
        System.out.println("转换为5V直流电输出");
    }
}

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四、优缺点分析

优点

1. 复用性高：无需修改现有代码即可整合旧系统或第三方组件。
2. 灵活性：通过替换适配器动态支持不同接口。
3. 解耦性：客户端与具体实现隔离。

缺点

1. 类膨胀：引入过多适配器可能增加系统复杂性。
2. 性能开销：多层调用可能影响效率。

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五、适用场景

1. 系统集成：
   • 对接第三方库（如支付网关适配不同银行API）。
2. 遗留系统升级：
   • 兼容旧版数据库驱动或接口。
3. 硬件接口适配：
   • 设备接口转换（如USB转Type-C）。
4. 统一多源接口：
   • 整合不同厂商的传感器或协议。

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六、实际应用案例

1. Java集合框架
   • Collections.enumeration() 方法将 Iterator 适配为 Enumeration。
2. Spring框架的JdbcTemplate
   • 封装不同数据库驱动的原生API。
3. 日志框架整合
   • 通过适配器统一Slf4j与Log4j、Logback等日志实现。

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七、总结

适配器模式通过接口转换解决了组件间兼容性问题，尤其适用于系统集成与遗留代码复用场景。其核心在于平衡灵活性与复杂度，合理选择适配器类型（对象适配器优先）是关键。在实际开发中，需避免过度适配导致的系统臃肿，优先通过接口设计减少不兼容性。