Java 适配器模式（Adapter Pattern）

1. 定义

适配器模式（Adapter Pattern）是一种结构型设计模式，它允许将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口。适配器模式通过“包装”原始接口来提供兼容性，使得原本因为接口不匹配而不能一起工作的类可以协同工作。

适配器模式通常用于以下情况：

• 系统中存在多个不同接口，但它们的功能是相似或有重叠的。
• 需要对一个已有的类进行复用，但该类的接口与现有代码不兼容。
• 系统中需要整合多个外部库，但它们的接口设计不一致。

2. 适用场景

• 接口不兼容的类之间需要协作：当需要让两个接口不兼容的类可以协同工作时，适配器模式是一个非常有效的解决方案。
• 系统希望通过一致的接口使用不相关的类：通过适配器模式，可以让系统通过统一的接口访问不同的类和对象。
• 重构遗留代码：在一些项目中，可能需要对旧的或第三方的代码库进行适配，适配器模式可以使得这些不兼容的接口得以协同工作。

3. 适配器模式的类型

1. 类适配器模式（Class Adapter）：

   • 通过继承的方式实现适配。适配器类继承源类并实现目标接口。
   • 适用于源类是单一继承的语言（如 Java），因为 Java 只允许一个类继承。

2. 对象适配器模式（Object Adapter）：

   • 通过组合的方式实现适配。适配器类持有源类的对象实例，并实现目标接口。
   • 适用于可以进行多重继承的场景，因为可以通过组合多个类来适配。

3. 接口适配器模式（Interface Adapter）：

   • 通过实现目标接口，并为接口中的每个方法提供默认空实现。通常用于不希望实现接口中所有方法的情况。

4. 结构

适配器模式主要由以下几部分组成：

• Target（目标接口）：定义客户端所期望的接口。
• Client（客户端）：使用目标接口的对象。
• Adaptee（适配者）：需要适配的类，它的接口与目标接口不兼容。
• Adapter（适配器）：实现目标接口，包装适配者，并将目标接口的调用委托给适配者。

5. 结构图

    +--------------+        +--------------+
    |   Client     |        |   Target     |
    +--------------+        +--------------+
           |                      ^
           |                      |
           |                +--------------+
           |                |   Adapter    |
           |                +--------------+
           |                      ^
           |                      |
           |                +--------------+
           |                |   Adaptee    |
           |                +--------------+
           +--------------------------------------+
                           使用适配器

6. 代码实现

1. 类适配器模式

类适配器通过继承 Adaptee 类来实现目标接口。

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

// 适配者类
class Adaptee {
    public void specificRequest() {
        System.out.println("Adaptee specific request");
    }
}

// 适配器类
class Adapter extends Adaptee implements Target {
    @Override
    public void request() {
        // 调用适配者的 specificRequest 方法
        specificRequest();
    }
}

// 客户端代码
public class AdapterPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Target target = new Adapter();
        target.request();  // 调用适配器的 request 方法
    }
}

 输出:

Adaptee specific request

2. 对象适配器模式

对象适配器通过组合的方式实现适配，适配器类持有一个 Adaptee 对象的实例。

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

// 适配者类
class Adaptee {
    public void specificRequest() {
        System.out.println("Adaptee specific request");
    }
}

// 适配器类
class Adapter implements Target {
    private Adaptee adaptee;

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

    @Override
    public void request() {
        // 调用适配者的 specificRequest 方法
        adaptee.specificRequest();
    }
}

// 客户端代码
public class AdapterPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Adaptee adaptee = new Adaptee();
        Target target = new Adapter(adaptee);
        target.request();  // 调用适配器的 request 方法
    }
}

输出:

Adaptee specific request

3. 接口适配器模式

接口适配器模式通常是通过抽象类来实现的，提供默认空实现，允许子类根据需要实现接口的方法。

// 目标接口
interface Target {
    void methodA();
    void methodB();
    void methodC();
}

// 接口适配器
abstract class Adapter implements Target {
    public void methodA() {}
    public void methodB() {}
    public void methodC() {}
}

// 子类只需要实现需要的方法
class ConcreteAdapter extends Adapter {
    @Override
    public void methodA() {
        System.out.println("Method A implementation");
    }
}

// 客户端代码
public class AdapterPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Target target = new ConcreteAdapter();
        target.methodA();  // 输出 Method A implementation
    }
}

 输出:

Method A implementation

7. 优缺点

优点：

1. 解耦：适配器模式通过将接口转换的职责交给适配器类来实现，客户端不需要了解不同接口的实现细节，降低了客户端和适配者之间的耦合。
2. 增强灵活性：可以将原本不兼容的接口通过适配器转换为兼容的接口，从而增强了系统的灵活性和可扩展性。
3. 复用现有类：适配器模式可以通过封装现有的类来实现接口兼容，从而复用现有类的功能，而不需要修改它们。

缺点：

1. 增加了类的数量：每一个适配器类都会增加系统中的类数量，可能会导致系统复杂度增加。
2. 过多的适配器：如果适配器过多，可能会导致系统中有很多适配器类，增加了维护成本。
3. 降低系统性能：由于每次调用方法时都需要通过适配器进行转发，会在一定程度上影响性能，尤其是在适配器层次过深时。

8. 哪些框架使用过适配器模式

1. Spring 框架：

   • HandlerAdapter：Spring MVC 中的 HandlerAdapter 是一个典型的适配器模式应用，它将不同类型的控制器（如 @Controller、@RestController）的请求处理方法适配成统一的请求处理流程。
   • BeanPostProcessor：Spring 提供的 BeanPostProcessor 可以用来在 Bean 初始化前后进行适配和修改，允许对已有的 Bean 进行增强或适配。

2. Apache Commons IO：

   • FileFilter：FileFilter 接口提供了文件过滤功能，FilenameFilter 和 FileFilter 就是通过适配器模式实现的。它们的接口不同，但功能类似，因此可以通过适配器实现统一接口访问。

3. Java IO：

   • Java 的 IO 类库中也广泛使用了适配器模式，例如 InputStreamReader 就是将字节流 InputStream 转换为字符流的适配器。

4. JDBC：

   • 在 JDBC 中，Connection、Statement 等接口的实现也采用了适配器模式。例如，许多第三方数据库驱动程序在实现时，可能会提供适配器将自定义的数据库接口适配到 JDBC 的标准接口。

5. Java AWT 和 Swing：

   • 在 Java GUI 编程中，Adapter 类在 MouseListener、KeyListener 等接口中得到了应用。通过适配器类，可以仅重写感兴趣的方法，而不必实现接口中的所有方法。

9. 总结

适配器模式是一种非常常见且重要的设计模式，它通过将不兼容的接口转化为兼容接口，解决了类之间接口不匹配的问题。它通常用于整合不同的类库、复用已有代码或与遗留代码进行集成。尽管适配器模式增加了系统的复杂性，但在需要兼容多个接口时，它是一个非常有效的解决方案。