1 什么是适配器模式
- 适配器模式(Adapter Pattern)：将一个接口转换成客户希望的另一个接口，使接口不兼容的那些类可以一起工作
2 模式的结构
在适配器模式中，我们通过增加一个新的适配器类来解决接口不兼容的问题，使得原本没有任何关系的类可以协同工作。
根据适配器类与适配者类的关系不同，适配器模式可分为对象适配器和类适配器两种，在对象适配器模式中，适配器与适配者之间是关联关系；在类适配器模式中，适配器与适配者之间是继承（或实现）关系。
其中，类适配器使用继承关系来实现，对象适配器使用组合关系来实现。
2.1 对象适配器模式UML
在对象适配器模式结构图中包含如下几个角色：
- Target（目标抽象类）：目标抽象类定义客户所需接口，可以是一个抽象类或接口，也可以是具体类。
- Adapter（适配器类）：适配器可以调用另一个接口，作为一个转换器，对Adaptee和Target进行适配，适配器类是适配器模式的核心，在对象适配器中，它通过实现Target（或者说继承）并关联一个Adaptee对象使二者产生联系。
- Adaptee（适配者类）：适配者即被适配的角色，它定义了一个已经存在的接口，这个接口需要适配，适配者类一般是一个具体类，包含了客户希望使用的业务方法，在某些情况下可能没有适配者类的源代码。
根据对象适配器模式结构图，在对象适配器中，客户端需要调用request()方法，而适配者类Adaptee没有该方法，但是它所提供的specificRequest()方法却是客户端所需要的。
为了使客户端能够使用适配者类，需要提供一个包装类Adapter，即适配器类。这个包装类包装了一个适配者的实例，从而将客户端与适配者衔接起来，在适配器的request()方法中调用适配者的specificRequest()方法。
因为适配器类与适配者类是关联关系（也可称之为委派关系），所以这种适配器模式称为对象适配器模式。
典型的对象适配器代码
public interface Target {
void request();
}
public class Adaptee {
public void specificRequest() {
System.out.println("specificRequest");
}
}
public class Adapter implements Target {
private Adaptee adaptee;
public Adapter(Adaptee adaptee) {
this.adaptee = adaptee;
}
@Override
public void request() {
adaptee.specificRequest();
}
}
2.2类适配器模式UML
类适配器模式结构和对象适配器模式结构相差不大，只是不是通过组合的方式，而是通过继承的方式来实现，在这里Adapter继承Adaptee。
ITarget 表示要转化成的接口定义。Adaptee 是一组不兼容 ITarget 接口定义的接口，Adaptor 将 Adaptee 转化成一组符合 ITarget 接口定义的接口。
public class Adapter extends Adaptee implements Target {
public Adapter() {
}
@Override
public void request() {
specificRequest();
}
}
3 代码示例
假设有一个MediaPlayer接口和一个实现了MediaPlayer接口的实体类AudioPlayer。默认情况下，AudioPlayer可以播放mp3格式的音频文件。
我们还有另一个接口AdvancedMediaPlayer和实现了AdvancedMediaPlayer接口的实体类。该类可以播放vlc和mp4等格式的文件。
现在想要让AudioPlayer播放其他格式的音频文件。为了实现这个功能，可以使用适配器模式来复用AdvancedMediaPlayer中已有的功能。
3.1 两个目标接口
public interface MediaPlayer {
public void play(String audioType, String fileName);
}
public interface AdvancedMediaPlayer {
public void playVlc(String fileName);
public void playMp4(String fileName);
}
3.2 AdvancedMediaPlayer接口的实体类
VlcPlayer
public class VlcPlayer implements AdvancedMediaPlayer {
@Override
public void playVlc(String fileName) {
System.out.println("Playing vlc file. Name: " + fileName);
}
@Override
public void playMp4(String fileName) {
}
}
Mp4Player
public class Mp4Player implements AdvancedMediaPlayer {
@Override
public void playVlc(String fileName) {
}
@Override
public void playMp4(String fileName) {
System.out.println("Playing mp4 file. Name: " + fileName);
}
}
3.3 MediaPlayer接口的适配器类
public class MediaAdapter implements MediaPlayer {
AdvancedMediaPlayer advancedMusicPlayer;
public MediaAdapter(String audioType) {
if (audioType.equalsIgnoreCase("vlc")) {
advancedMusicPlayer = new VlcPlayer();
} else if (audioType.equalsIgnoreCase("mp4")) {
advancedMusicPlayer = new Mp4Player();
}
}
@Override
public void play(String audioType, String fileName) {
if (audioType.equalsIgnoreCase("vlc")) {
advancedMusicPlayer.playVlc(fileName);
} else if (audioType.equalsIgnoreCase("mp4")) {
advancedMusicPlayer.playMp4(fileName);
}
}
}
3.4 MediaPlayer接口的实体类
public class AudioPlayer implements MediaPlayer {
MediaAdapter mediaAdapter;
@Override
public void play(String audioType, String fileName) {
// 播放 mp3 音乐文件
if (audioType.equalsIgnoreCase("mp3")) {
System.out.println("Playing mp3 file. Name: " + fileName);
}
// mediaAdapter 提供了播放其他文件格式的支持
else if (audioType.equalsIgnoreCase("vlc") || audioType.equalsIgnoreCase("mp4")) {
mediaAdapter = new MediaAdapter(audioType);
mediaAdapter.play(audioType, fileName);
} else {
System.out.println("Invalid media. " + audioType + " format not supported");
}
}
}
3.5 AudioPlayer播放不同类型的音频格式
public class AdapterPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
audioPlayer.play("mp3", "尽头.mp3");
audioPlayer.play("mp4", "战狼2.mp4");
audioPlayer.play("vlc", "高等教育.vlc");
audioPlayer.play("avi", "羞羞的铁拳.avi");
}
}
4 优点和缺点
4.1 优点
将目标类和适配者类解耦，通过引入一个适配器类来重用现有的适配者类，而无须修改原有代码。
增加了类的透明性和复用性，将具体的实现封装在适配者类中，对于客户端类来说是透明的，而且提高了适配者的复用性
灵活性和扩展性都非常好，通过使用配置文件，可以很方便地更换适配器，也可以在不修改原有代码的基础上增加新的适配器类，完全符合“开闭原则”。
类适配器模式还具有如下优点：
- 由于适配器类是适配者类的子类，因此可以在适配器类中置换一些适配者的方法，使得适配器的灵活性更强。
对象适配器模式还具有如下优点： - 一个对象适配器可以把多个不同的适配者适配到同一个目标，也就是说，同一个适配器可以把适配者类和它的子类都适配到目标接口。
4.2
类适配器模式的缺点如下：
- 对于Java、C#等不支持多重继承的语言，一次最多只能适配一个适配者类，而且目标抽象类只能为抽象类，不能为具体类，其使用有一定的局限性，不能将一个适配者类和它的子类都适配到目标接口。
对象适配器模式的缺点如下：
- 与类适配器模式相比，要想置换适配者类的方法就不容易。如果一定要置换掉适配者类的一个或多个方法，就只好先做一个适配者类的子类，将适配者类的方法置换掉，然后再把适配者类的子类当做真正的适配者进行适配，实现过程较为复杂。
5 模式扩展
缺省适配器模式
当不需要全部实现接口提供的方法时，可先设计一个抽象类实现接口，并为该接口中每个方法提供一个默认实现（空方法），那么该抽象类的子类可有选择地覆盖父类的某些方法来实现需求，它适用于一个接口不想使用其所有的方法的情况。因此也称为单接口适配器模式。
7 在实际的开发中，到底该如何选择使用哪一种呢？
判断的标准主要有两个，一个是 Adaptee 接口的个数，另一个是 Adaptee 和 ITarget 的契合程度。
如果 Adaptee 接口并不多，那两种实现方式都可以。
如果 Adaptee 接口很多，而且 Adaptee 和 ITarget 接口定义大部分都相同，那我们推荐使用类适配器，因为 Adaptor 复用父类 Adaptee 的接口，比起对象适配器的实现方式，Adaptor 的代码量要少一些。
如果 Adaptee 接口很多，而且 Adaptee 和 ITarget 接口定义大部分都不相同，那我们推荐使用对象适配器，因为组合结构相对于继承更加灵活。
7 适配器模式应用场景总结
一般来说，适配器模式可以看作一种“补偿模式”，用来补救设计上的缺陷。
应用这种模式算是“无奈之举”。
如果在设计初期，我们就能协调规避接口不兼容的问题，那这种模式就没有应用的机会了。
7.1 封装有缺陷的接口设计
假设我们依赖的外部系统在接口设计方面有缺陷（比如包含大量静态方法），引入之后会影响到我们自身代码的可测试性。
为了隔离设计上的缺陷，我们希望对外部系统提供的接口进行二次封装，抽象出更好的接口设计，这个时候就可以使用适配器模式了。
public class CD { //这个类来自外部sdk，我们无权修改它的代码
//...
public static void staticFunction1() { //... }
public void uglyNamingFunction2() { //... }
public void tooManyParamsFunction3(int paramA, int paramB, ...) { //... }
public void lowPerformanceFunction4() { //... }
}
// 使用适配器模式进行重构
public class ITarget {
void function1();
void function2();
void fucntion3(ParamsWrapperDefinition paramsWrapper);
void function4();
//...
}
// 注意：适配器类的命名不一定非得末尾带Adaptor
public class CDAdaptor extends CD implements ITarget {
//...
public void function1() {
super.staticFunction1();
}
public void function2() {
super.uglyNamingFucntion2();
}
public void function3(ParamsWrapperDefinition paramsWrapper) {
super.tooManyParamsFunction3(paramsWrapper.getParamA(), ...);
}
public void function4() {
//...reimplement it...
}
}
7.2 统一多个类的接口设计
某个功能的实现依赖多个外部系统（或者说类）。
通过适配器模式，将它们的接口适配为统一的接口定义，然后我们就可以使用多态的特性来复用代码逻辑。
假设我们的系统要对用户输入的文本内容做敏感词过滤，为了提高过滤的召回率，我们引入了多款第三方敏感词过滤系统，依次对用户输入的内容进行过滤，过滤掉尽可能多的敏感词。
但是，每个系统提供的过滤接口都是不同的。这就意味着我们没法复用一套逻辑来调用各个系统。
这个时候，我们就可以使用适配器模式，将所有系统的接口适配为统一的接口定义，这样我们可以复用调用敏感词过滤的代码。
public class ASensitiveWordsFilter { // A敏感词过滤系统提供的接口
//text是原始文本，函数输出用***替换敏感词之后的文本
public String filterSexyWords(String text) {
// ...
}
public String filterPoliticalWords(String text) {
// ...
}
}
public class BSensitiveWordsFilter { // B敏感词过滤系统提供的接口
public String filter(String text) {
//...
}
}
public class CSensitiveWordsFilter { // C敏感词过滤系统提供的接口
public String filter(String text, String mask) {
//...
}
}
// 未使用适配器模式之前的代码：代码的可测试性、扩展性不好
public class RiskManagement {
private ASensitiveWordsFilter aFilter = new ASensitiveWordsFilter();
private BSensitiveWordsFilter bFilter = new BSensitiveWordsFilter();
private CSensitiveWordsFilter cFilter = new CSensitiveWordsFilter();
public String filterSensitiveWords(String text) {
String maskedText = aFilter.filterSexyWords(text);
maskedText = aFilter.filterPoliticalWords(maskedText);
maskedText = bFilter.filter(maskedText);
maskedText = cFilter.filter(maskedText, "***");
return maskedText;
}
}
// 使用适配器模式进行改造
public interface ISensitiveWordsFilter { // 统一接口定义
String filter(String text);
}
public class ASensitiveWordsFilterAdaptor implements ISensitiveWordsFilter {
private ASensitiveWordsFilter aFilter;
public String filter(String text) {
String maskedText = aFilter.filterSexyWords(text);
maskedText = aFilter.filterPoliticalWords(maskedText);
return maskedText;
}
}
//...省略BSensitiveWordsFilterAdaptor、CSensitiveWordsFilterAdaptor...
// 扩展性更好，更加符合开闭原则，如果添加一个新的敏感词过滤系统，
// 这个类完全不需要改动；而且基于接口而非实现编程，代码的可测试性更好。
public class RiskManagement {
private List<ISensitiveWordsFilter> filters = new ArrayList<>();
public void addSensitiveWordsFilter(ISensitiveWordsFilter filter) {
filters.add(filter);
}
public String filterSensitiveWords(String text) {
String maskedText = text;
for (ISensitiveWordsFilter filter : filters) {
maskedText = filter.filter(maskedText);
}
return maskedText;
}
}
7.3 替换依赖的外部系统
当我们把项目中依赖的一个外部系统替换为另一个外部系统的时候，利用适配器模式，可以减少对代码的改动。
当我们把项目中依赖的一个外部系统替换为另一个外部系统的时候，利用适配器模式，可以减少对代码的改动。
// 外部系统A
public interface IA {
//...
void fa();
}
public class A implements IA {
//...
public void fa() { //... }
}
// 在我们的项目中，外部系统A的使用示例
public class Demo {
private IA a;
public Demo(IA a) {
this.a = a;
}
//...
}
Demo d = new Demo(new A());
// 将外部系统A替换成外部系统B
public class BAdaptor implemnts IA {
private B b;
public BAdaptor(B b) {
this.b= b;
}
public void fa() {
//...
b.fb();
}
}
// 借助BAdaptor，Demo的代码中，调用IA接口的地方都无需改动，
// 只需要将BAdaptor如下注入到Demo即可。
Demo d = new Demo(new BAdaptor(new B()));
7.4 兼容老版本接口
在做版本升级的时候，对于一些要废弃的接口，我们不直接将其删除，而是暂时保留，并且标注为 deprecated，并将内部实现逻辑委托为新的接口实现。
这样做的好处是，让使用它的项目有个过渡期，而不是强制进行代码修改。这也可以粗略地看作适配器模式的一个应用场景。
JDK1.0 中包含一个遍历集合容器的类 Enumeration。JDK2.0 对这个类进行了重构，将它改名为 Iterator 类，并且对它的代码实现做了优化。但是考虑到如果将 Enumeration 直接从 JDK2.0 中删除，那使用 JDK1.0 的项目如果切换到 JDK2.0，代码就会编译不通过。为了避免这种情况的发生，我们必须把项目中所有使用到 Enumeration 的地方，都修改为使用 Iterator 才行。
单独一个项目做 Enumeration 到 Iterator 的替换，勉强还能接受。
但是，使用 Java 开发的项目太多了，一次 JDK 的升级，导致所有的项目不做代码修改就会编译报错，这显然是不合理的。
这就是我们经常所说的不兼容升级。为了做到兼容使用低版本 JDK 的老代码，我们可以暂时保留 Enumeration 类，并将其实现替换为直接调用 Itertor。
public class Collections {
public static Emueration emumeration(final Collection c) {
return new Enumeration() {
Iterator i = c.iterator();
public boolean hasMoreElments() {
return i.hashNext();
}
public Object nextElement() {
return i.next():
}
}
}
}
7.5 适配不同格式的数据
适配器模式主要用于接口的适配，实际上，它还可以用在不同格式的数据之间的适配。
把从不同征信系统拉取的不同格式的征信数据，统一为相同的格式，以方便存储和使用。
Java 中的 Arrays.asList() 也可以看作一种数据适配器，将数组类型的数据转化为集合容器类型。
8 代理、桥接、装饰器、适配器 4 种设计模式的区别
代理模式：代理模式在不改变原始类接口的条件下，为原始类定义一个代理类
桥接模式：桥接模式的目的是将接口部分和实现部分分离，从而让它们可以较为容易、也相对独立地加以改变。
装饰器模式：装饰者模式在不改变原始类接口的情况下，对原始类功能进行增强，并且支持多个装饰器的嵌套使用。
适配器模式：适配器模式是一种事后的补救策略。适配器提供跟原始类不同的接口，而代理模式、装饰器模式提供的都是跟原始类相同的接口。
