设计模式：适配模式与外观模式

最新推荐文章于 2025-03-24 10:36:25 发布

FLUNGGG

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分类专栏：设计模式文章标签：设计模式 java

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适配器模式用于将不兼容的接口转换为客户期望的接口，允许不同接口的类协同工作。它分为对象适配器和类适配器两种形式。外观模式则提供了一个统一接口，简化对复杂子系统的访问。通过外观模式，可以减少客户端与子系统间的复杂依赖，提高系统的可维护性和易用性。

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文章目录

1. 适配器模式

该模式容易理解，在现实中有种东西叫转换头，比如插座转换头（把三头插变成二头插的接口等），type转换头等。总之就是把一个接口转换成另一个接口，而适配器模式的作用也是一样，比如已有一个软件系统，现在希望跟一个新的厂商类库搭配使用，但是该新厂商设计的接口跟旧厂商设计的接口不同，如下：

在这里插入图片描述

有一种方法就是去修改旧厂商的代码使得接口跟新厂商一致，但可能比较麻烦。而另一种就是使用适配器模式，也就是写一个转换接口：对于新旧厂商，都不需要去修改它们的代码。

在这里插入图片描述

适配器模式：将一个接口或者多个接口（多个接口也是可以的）转换成客户期望的另一个接口。让原本接口不兼容的类可以合作。适配器模式其实有两种：“对象”适配器和 “类”适配器。 “类”适配器需要多重继承才可以使用，对于单继承规定的编程语言来说如果一个是接口一个是类那么就可以使用；“对象”适配器就是利用对象的组合（引用）实现的。

适配器模式的组成：

1. Target（目标抽象类）：可以是类也可以是接口，具体类也可以。是客户期望的接口。

2. Adapter（适配器类）：需要去实现Target接口或者基础Target类。并且通过Adaptee对象与Target进行适配。

3. Adaptee（被适配者类）：一般是具体类。是原先旧接口或者不希望改变的接口。

适配器模式的类图：

（“对象”适配器：使用对象组合适配）

在这里插入图片描述

（“类”适配器：使用继承适配）
在这里插入图片描述

2. 适配器模式的实现

就拿三头插转换二头插的例子：

2.1 “对象”适配器

三头插：（Target）

public interface ThreeSocket {
    public void name();
}

public class CHThreeSocket implements ThreeSocket {
    @Override
    public void name() {
        System.out.println("中国式三头插");
    }
}

双头插：（adaptee）

public interface DoubleSocket {
    public void name();
}

public class CHTwoSocket implements DoubleSocket {
    @Override
    public void name() {
        System.out.println("中国式双头插");
    }
}

适配器：（adapter）

public class SocketAdapter implements ThreeSocket {

    CHTwoSocket chTwoSocket;

    public SocketAdapter(CHTwoSocket chTwoSocket) {
        this.chTwoSocket = chTwoSocket;
    }

    @Override
    public void name() {
        chTwoSocket.name();
    }
}

客户端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 组件
        CHTwoSocket chTwoSocket = new CHTwoSocket();
        // 适配器（将双头插包装进三头插中，使得双头插可以在三头插使用）
        // 使用的是三头插的接口
        ThreeSocket socketAdapter = new SocketAdapter(chTwoSocket);

        socketAdapter.name();
    }
}

2.2 “类”适配器

适配器：

public class SocketAdapter extends CHTwoSocket implements ThreeSocket {

    @Override
    public void name() {
        super.name();
    }
}

客户端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 不需要创建组件
        // 适配器（将双头插包装进三头查中，使得双头插可以在三头插使用）
        // 使用的是三头插的接口
        ThreeSocket socketAdapter = new SocketAdapter(chTwoSocket);

        socketAdapter.name();
    }
}

3. 适配器模式总结

（以下转自菜鸟教程）

意图： 将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。适配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

主要解决： 主要解决在软件系统中，常常要将一些"现存的对象"放到新的环境中，而新环境要求的接口是现对象不能满足的。

何时使用：

系统需要使用现有的类，而此类的接口不符合系统的需要。
想要建立一个可以重复使用的类，用于与一些彼此之间没有太大关联的一些类，包括一些可能在将来引进的类一起工作，这些源类不一定有一致的接口。
通过接口转换，将一个类插入另一个类系中。（比如老虎和飞禽，现在多了一个飞虎，在不增加实体的需求下，增加一个适配器，在里面包容一个虎对象，实现飞的接口。）

如何解决： 继承或依赖（推荐）。

关键代码： 适配器继承或依赖已有的对象，实现想要的目标接口。

应用实例：

美国电器 110V，中国 220V，就要有一个适配器将 110V 转化为 220V。
JAVA JDK 1.1 提供了 Enumeration 接口，而在 1.2 中提供了 Iterator 接口，想要使用 1.2 的 JDK，则要将以前系统的 Enumeration 接口转化为 Iterator 接口，这时就需要适配器模式。
在 LINUX 上运行 WINDOWS 程序。
JAVA 中的 jdbc。

优点：
5. 可以让任何两个没有关联的类一起运行。
6. 提高了类的复用。
7. 增加了类的透明度。
8. 灵活性好。

缺点：
9. 过多地使用适配器，会让系统非常零乱，不易整体进行把握。比如，明明看到调用的是 A 接口，其实内部被适配成了 B 接口的实现，一个系统如果太多出现这种情况，无异于一场灾难。因此如果不是很有必要，可以不使用适配器，而是直接对系统进行重构。
10. 由于 JAVA 至多继承一个类，所以至多只能适配一个适配者类，而且目标类必须是抽象类。

使用场景： 有动机地修改一个正常运行的系统的接口，这时应该考虑使用适配器模式。

注意事项： 适配器不是在详细设计时添加的，而是解决正在服役的项目的问题。

4. 外观模式

外观模式：提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口。外观定义了一个高层接口，让子系统更容易使用。这种模式的作用就是简化接口。

装饰者模式：不改变接口，但加入责任。

适配器模式：将一个接口或多个接口转换成客户期望的一个接口，为了兼容。

外观模式：提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口，为了简化接口。

外观模式类图：

在这里插入图片描述

5. 外观模式的实现

假设家里搞了个小电影院，包括爆米花机，投影仪，屏幕，音响，DVD播放器。现在每次看电影都需要：

打开爆米花机，然后炸爆米花；
打开投影仪，将输入切换到DVD输入；
调暗灯光，打开屏幕；
打开音响，可能需要调音量；
打开DVD播放器，开始播放；

每次看个小电影这么多步骤真是麻烦啊，而且关闭也是这样麻烦，所以试试外观模式，通过实现一个提供更合理的接口的外观类，可以将一个复杂的子系统变得更容易使用。

前提准备，爆米花：

public class PopcornPopper {

    public void start() {
        System.out.println("启动爆米花机...");
    }

    public void make() {
        System.out.println("制作中...");
    }

    public void end() {
        System.out.println("完成...");
    }
}

投影仪：

public class Projector {
    public void on() {
        System.out.println("打开投影仪...");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭投影仪...");
    }

    public void changeDVD() {
        System.out.println("转换为DVD输入模式...");
    }
    // 其实还有其他的，比如TV模式
}

屏幕：

public class Screen {
    public void on() {
        System.out.println("放下屏幕...");
    }

    public void off() {
        System.out.println("拉上屏幕...");
    }
}

灯：

public class TheaterLights {
    int brightness; // 1~10

    public void on() {
        System.out.println("打开灯...");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭灯...");
    }

    public void setBrightness(int brightness) {
        this.brightness = brightness;
        System.out.println("灯管亮度调为" + brightness);
    }

    public int getBrightness() {
        return brightness;
    }
}

音响遥控器

public class Tuner {
    int volume;

    public void on() {
        System.out.println("打开音响...");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭音响...");
    }
    public void turnDown() {
        System.out.println("调小音量...");
    }

    public void turnUp() {
        System.out.println("调小音量...");
    }
}

外观模式：

public class HomeTheaterFacade {
    PopcornPopper popcornPopper;
    Projector projector;
    TheaterLights theaterLights;
    Screen screen;
    Tuner tuner;
    DVDPlayer dvdPlayer;

    public HomeTheaterFacade(PopcornPopper popcornPopper, Projector projector, TheaterLights theaterLights, Screen screen, Tuner tuner, DVDPlayer dvdPlayer) {
        this.popcornPopper = popcornPopper;
        this.projector = projector;
        this.theaterLights = theaterLights;
        this.screen = screen;
        this.tuner = tuner;
        this.dvdPlayer = dvdPlayer;
    }

    public void watchMovie(String movieName) {
        // 1.打开爆米花机，然后炸爆米花；
        popcornPopper.start();
        popcornPopper.make();
        popcornPopper.end();
        // 2.打开投影仪，将输入切换到DVD输入；
        projector.on();
        projector.changeDVD();
        // 3.调暗灯光，打开屏幕；
        theaterLights.setBrightness(2); // 1~10, 越亮数值越高
        screen.on();
        // 4.打开音响，可能需要调音量；
        tuner.on();
        tuner.turnUp();
        tuner.turnUp();
        // 5.打开DVD播放器，开始播放；
        dvdPlayer.on();
        dvdPlayer.searchMovieName(movieName);
    }

    public void endMovie() {
        dvdPlayer.off();
        tuner.off();
        screen.off();
        projector.off();
        theaterLights.off();
    }
}

客户端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 注册组件
        PopcornPopper popcornPopper = new PopcornPopper();
        Projector projector = new Projector();
        TheaterLights theaterLights = new TheaterLights();
        Screen screen = new Screen();
        Tuner tuner = new Tuner();
        DVDPlayer dvdPlayer = new DVDPlayer();

        // 一键打开
        HomeTheaterFacade homeTheaterFacade = new HomeTheaterFacade(popcornPopper, projector, theaterLights, screen, tuner, dvdPlayer);
        homeTheaterFacade.watchMovie("战狼");
        
        // 一键关闭
        homeTheaterFacade.endMovie();
    }
}