【Java教程】Day20-06 设计模式：结构型模式——适配器模式

一、适配器模式概述

适配器模式（Adapter Pattern）是一种结构型设计模式，它的作用是将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，从而解决接口不兼容导致无法协同工作的问题。适配器模式常用于需要将不同接口的类进行组合、集成时，尤其是在老旧系统与新系统之间的接口适配中非常常见。

举个例子，假如你要去美国旅游，你的电器设备无法直接插入美国的插座，因为插座类型不同，此时你需要一个适配器将中国的插头转换为美国插座。程序设计中的适配器模式正是用来解决接口不兼容的问题。

二、适配器模式的工作原理

2.1 适配器模式示例

假设我们有一个实现了Callable接口的Task类：

javapublic class Task implements Callable<Long> {    private long num;    public Task(long num) {        this.num = num;    }​    public Long call() throws Exception {        long result = 0;        for (long n = 1; n <= this.num; n++) {            result += n;        }        System.out.println("Result: " + result);        return result;    }}

 

现在，我们希望通过线程来执行这个任务。可是，Thread类接收的是Runnable接口，而不是Callable接口，因此会报错：

javaCallable<Long> callable = new Task(123450000L);Thread thread = new Thread(callable); // 编译错误thread.start();

 

这个问题的解决方法是使用适配器模式。我们不直接修改Task类，而是创建一个适配器，将Callable接口适配为Runnable接口。

2.2 创建适配器

下面是适配器的实现：我们编写一个RunnableAdapter类，实现了Runnable接口，并内部持有一个Callable接口的实例：

javapublic class RunnableAdapter implements Runnable {    private Callable<?> callable;​    public RunnableAdapter(Callable<?> callable) {        this.callable = callable;    }​    @Override    public void run() {        try {            callable.call();        } catch (Exception e) {            throw new RuntimeException(e);        }    }}

 

这里，RunnableAdapter类实现了Runnable接口，并通过call()方法将Callable接口的调用转发给内部的callable实例。这样，我们就可以通过适配器将Task类适配为Runnable，从而能够正常编译：

javaCallable<Long> callable = new Task(123450000L);Thread thread = new Thread(new RunnableAdapter(callable));thread.start();

 

三、适配器模式的实现步骤

编写适配器模式时，可以遵循以下步骤：

1. 实现目标接口：首先，定义我们需要适配的目标接口，在本例中是Runnable接口。

2. 持有待转换接口的引用：适配器类内部通过字段持有一个待适配的接口实例，通常是Callable。

3. 在目标接口方法中调用待适配接口的方法：适配器类的目标方法（如run()）内部调用待适配接口的原有方法（如call()）。

 

通过这样的方式，我们就能使得不兼容的接口能够协同工作。

四、适配器模式在Java中的应用

4.1 数组转集合的适配

在Java标准库中，Arrays.asList()方法将数组转换为List接口，就实现了数组与集合类型之间的适配：

javaString[] exist = new String[] {"Good", "morning", "Bob", "and", "Alice"};Set<String> set = new HashSet<>(Arrays.asList(exist));

 

在这里，Arrays.asList()充当了适配器，将String[]类型转换成了List<String>类型。

4.2 输入输出流的适配

在I/O操作中，适配器模式也有广泛应用。比如，我们有一个InputStream对象，而需要将其传入一个readText(Reader)方法中：

javaInputStream input = Files.newInputStream(Paths.get("/path/to/file"));Reader reader = new InputStreamReader(input, "UTF-8");readText(reader);

 

在这段代码中，InputStreamReader就是一个适配器，它将InputStream转换成了Reader。类似地，OutputStreamWriter将OutputStream适配为Writer。

4.3 适配器解决类间不兼容问题

有时候我们需要将一个接口适配为具体的类。例如，如果我们需要FileReader，但手头只有InputStream，我们就需要适配器：

javaFileReader reader = new InputStreamReader(input, "UTF-8"); // 编译错误

 

InputStreamReader可以将InputStream适配为Reader，但如果需要FileReader，就需要更多的适配工作，可能需要创建一个新的适配器。此时，抽象编程原则的优势显现出来，持有抽象接口使得接口组合和适配变得更加灵活。

五、练习：使用适配器模式将Callable适配为Runnable

1. 实现一个适配器，将Callable接口适配为Runnable接口。

2. 编写一个测试类，使用RunnableAdapter来启动一个线程执行Task类。

示例代码：

javapublic class Main {    public static void main(String[] args) {        Callable<Long> callable = new Task(1000L);        Thread thread = new Thread(new RunnableAdapter(callable));        thread.start();    }}

 

六、小结

适配器模式（Adapter Pattern）是一种结构型设计模式，主要用于将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，从而解决类之间接口不兼容的问题。通过适配器模式，我们可以轻松地实现不同接口之间的转换，从而让不兼容的类能够一起工作。

适配器模式的实现通常包括：

1. 实现目标接口。

2. 持有待适配接口的实例。

3. 将目标接口方法的调用委托给待适配接口。

 

适配器模式在Java标准库中有广泛应用，如Arrays.asList()方法、InputStreamReader等。

适配器模式非常适合于不同接口或类之间的衔接，可以提高代码的灵活性与可扩展性。