7、java设计模式--适配器模式

1、适配器模式

1.1 概述

如果去欧洲国家去旅游的话，他们的插座如下图最左边，是欧洲标准。而我们使用的插头如下图最右边的。因此我们的笔记本电脑，手机在当地不能直接充电。所以就需要一个插座转换器，转换器第1面插入当地的插座，第2面供我们充电，这样使得我们的插头在当地能使用。生活中这样的例子很多，手机充电器（将220v转换为5v的电压），读卡器等，其实就是使用到了适配器模式。

定义：

​ 将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，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。

​ 适配器模式分为类适配器模式和对象适配器模式，前者类之间的耦合度比后者高，且要求程序员了解现有组件库中的相关组件的内部结构，所以应用相对较少些。

1.2 结构

适配器模式（Adapter）包含以下主要角色：

• 目标（Target）接口：当前系统业务所期待的接口，它可以是抽象类或接口。
• 适配者（Adaptee）类：它是被访问和适配的现存组件库中的组件接口。
• 适配器（Adapter）类：它是一个转换器，通过继承或引用适配者的对象，把适配者接口转换成目标接口，让客户按目标接口的格式访问适配者。

1.3 类适配器模式

实现方式：定义一个适配器类来实现当前系统的业务接口，同时又继承现有组件库中已经存在的组件。

【例】读卡器

现有一台电脑只能读取SD卡，而要读取TF卡中的内容的话，由于接口不一致，就需要使用到适配器模式。创建一个读卡器，作为适配器将TF卡中的内容读取出来。

类图如下：

代码如下：

//SD卡的接口
public interface SDCardInterface {
    //读取SD卡方法
    String readSD();
    //写入SD卡功能
    void writeSD(String msg);
}

//SD卡实现类
public class SDCardImpl implements SDCardInterface {
    public String readSD() {
        String msg = "sd card read a msg :hello word SD";
        return msg;
    }

    public void writeSD(String msg) {
        System.out.println("sd card write msg : " + msg);
    }
}

//电脑类
public class Computer {

    public String readSD(SDCardInterface sdCard) {
        if(sdCard == null) {
            throw new NullPointerException("sd card null");
        }
        return sdCard.readSD();
    }
}

//TF卡接口
public interface TFCard {
    //读取TF卡方法
    String readTF();
    //写入TF卡功能
    void writeTF(String msg);
}

//TF卡实现类
public class TFCardImpl implements TFCard {

    public String readTF() {
        String msg ="tf card read msg : hello word tf card";
        return msg;
    }

    public void writeTF(String msg) {
        System.out.println("tf card write a msg : " + msg);
    }
}

//定义适配器类（SD兼容TF）
public class SDAdapterTF extends TFCardImpl implements SDCardInterface {

    public String readSD() {
        System.out.println("adapter read tf card ");
        return readTF();
    }

    public void writeSD(String msg) {
        System.out.println("adapter write tf card");
        writeTF(msg);
    }
}

//测试类
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        SDCardInterface sdCard = new SDCardImpl();
        System.out.println(computer.readSD(sdCard));

        System.out.println("------------");

        SDAdapterTF adapter = new SDAdapterTF();
        System.out.println(computer.readSD(adapter));
    }
}

类适配器模式违背了合成复用原则。类适配器是客户类有一个接口规范的情况下可用，反之不可用。

1.4 对象适配器模式

实现方式：对象适配器模式可釆用将现有组件库中已经实现的组件引入适配器类中，该类同时实现当前系统的业务接口。

【例】读卡器

我们使用对象适配器模式将读卡器的案例进行改写。

代码如下：

类适配器模式的代码，我们只需要修改适配器类（SDAdapterTF）和测试类。

//创建适配器对象（SD兼容TF）
public class SDAdapterTF  implements SDCardInterface {

    private TFCard tfCard;

    public SDAdapterTF(TFCard tfCard) {
        this.tfCard = tfCard;
    }

    public String readSD() {
        System.out.println("adapter read tf card ");
        return tfCard.readTF();
    }

    public void writeSD(String msg) {
        System.out.println("adapter write tf card");
        tfCard.writeTF(msg);
    }
}

//测试类
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        SDCardInterface sdCard = new SDCardImpl();
        System.out.println(computer.readSD(sdCard));

        System.out.println("------------");

        TFCard tfCard = new TFCardImpl();
        SDAdapterTF adapter = new SDAdapterTF(tfCard);
        System.out.println(computer.readSD(adapter));
    }
}

注意：还有一个适配器模式是接口适配器模式。当不希望实现一个接口中所有的方法时，可以创建一个抽象类Adapter ，实现所有方法。而此时我们只需要继承该抽象类即可。

2、应用场景

适配器模式⼀般常⽤的使⽤场景有：

• 原有接⼝⽆法修改时；
• 原有接⼝功能太⽼旧时；
• 统⼀多个类的接⼝设计时；
• 需要过渡升级旧接⼝时；
• 需要依赖外部系统时；
• 适配不同数据格式时；
• 不同接⼝协议转换时。

适配器模式的使⽤场景主要有这两⼤类：

• 第⼀类就是原有接⼝功能不满⾜现有要求，需要在兼容⽼接⼝的同时做适当的扩展；
• 第⼆类是有相似性的多个不同接⼝之间做功能的统⼀。

• 以前开发的系统存在满足新系统功能需求的类，但其接口同新系统的接口不一致。
• 使用第三方提供的组件，但组件接口定义和自己要求的接口定义不同。

3、在代码中的使用–JDK源码解析

Reader（字符流）、InputStream（字节流）的适配使用的是InputStreamReader。

InputStreamReader继承自java.io包中的Reader，对他中的抽象的未实现的方法给出实现。如：

public int read() throws IOException {
    return sd.read();
}

public int read(char cbuf[], int offset, int length) throws IOException {
    return sd.read(cbuf, offset, length);
}

如上代码中的sd（StreamDecoder类对象），在Sun的JDK实现中，实际的方法实现是对sun.nio.cs.StreamDecoder类的同名方法的调用封装。类结构图如下：

从上图可以看出：

• InputStreamReader是对同样实现了Reader的StreamDecoder的封装。
• StreamDecoder不是Java SE API中的内容，是Sun JDK给出的自身实现。但我们知道他们对构造方法中的字节流类（InputStream）进行封装，并通过该类进行了字节流和字符流之间的解码转换。

结论：

​ 从表层来看，InputStreamReader做了InputStream字节流类到Reader字符流之间的转换。而从如上Sun JDK中的实现类关系结构中可以看出，是StreamDecoder的设计实现在实际上采用了适配器模式。

》》》 再看一个更详细的例子：

类库和框架中也都在⼤量地使⽤适配器模式。为了帮助你更好地理解适配器的使⽤，这⾥我们还是通过⼀个简单的例⼦来进⼀步说明⼀下。例如，我们想要通过命令⾏来输⼊⼀段字符串，具体代码如下：

BufferedReader br = new BufferedReader(newInputStreamReader(System.in));
System.out.print("Enter String");

String s = br.readLine();
System.out.print("Enter input: " + s);

代码的⼤致逻辑是：我们希望使⽤ BufferedReader 读取⽤户从命令⾏（System.in提供窗⼝输⼊）输⼊的字符并打印。你会发现，System.in 需要的接⼝类型是InputStream，⽽BufferedReader 的接⼝类型却是 Reader 类型，这明显属于期望的接⼝与实际接⼝不相符的情况，也对应上⾯我们所说的“原有接⼝⽆法修改时”的场景。这时就是使⽤适配器模式最好的时机。

代码中的 InputStreamReader 实际上就是充当了适配器的⻆⾊，这⾥我们看⼀下InputStreamReader 构造函数的源码：

    public InputStreamReader(InputStream in) {
        super(in); //适配了原始的Reader接⼝类型
        try {
            sd = StreamDecoder.forInputStreamReader(in, this,
                    (String) null); // ## check lock object
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            // The default encoding should always be available
            throw new Error(e);
        }
    }

当我们使⽤ new 关键字来创建 InputStreamReader(System.in) 对象时，实际上最终⽣成了能够让 BufferedReader 进⾏读取的 Reader 输⼊流，这样便实现了适配器模式。
因此，可以这么说，适配器模式的使⽤场景侧重于将不适⽤的功能转换到期望可⽤。

4、为什么使⽤适配器模式

通过上⾯的分析，我们还可以总结出选择适配器模式主要有以下三个原因。

第⼀，原有接⼝⽆法修改但⼜必须快速兼容部分新功能。
有时某些接⼝会因为⼀些因素⽽⽆法修改，⽐如，已交接的系统、跨团队、外部公⽤接⼝等，但这种情况下⼜需要适当扩展现有接⼝的功能，该怎么办呢？能想到的第⼀个办法就是使⽤适配器模式进⾏扩展。适配器模式也被称为“最好⽤打补丁模式”，就是因为只要是⼀个接⼝，都可以⽤它来进⾏适配。

第⼆，需要使⽤外部组件组合成新组件来提供功能，⽽⼜不想重复开发部分功能。
⽐如，构建⾃然语⾔识别功能时，你不想从零开始训练庞⼤的中⽂语义模型来实现NLP 接⼝，这时你就可以选择使⽤外部第三⽅公共平台提供的 NLP 接⼝，然后组合实现你⾃⼰的 NLP 接⼝，形成新的组件。虽然这样效率很⾼，但是依赖外部系统的⻛险同样突出（如果外部功能变更或下线，则组件可能不可⽤），只是作为短期的过渡⽅案，适配器模式可以说是绝佳选择。

第三，不同数据格式、不同协议需要转换。
⽐如，API ⽹关中经常需要对 iOS、安卓、H5 等不同的客户端进⾏数据和通信协议上的适配转换，这时⽹关就是⼀个是适配器，适配客户端的同时适配服务端