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4.结构型设计模式 - 第1回：引言与适配器模式 (Adapter Pattern) ——设计模式入门系列

article 2024/9/23 21:35:27

一、引言

在现代软件开发中，设计模式是帮助我们解决复杂问题的工具，它们提供了在常见场景下重用已验证解决方案的途径。而结构型设计模式主要关注类与对象之间的组合方式，旨在通过增强灵活性和降低耦合度来改进代码的结构。

本次讨论的是结构型模式中的第一个：适配器模式 (Adapter Pattern)。它的核心目的是使接口不兼容的类能够协同工作，充当两个类之间的桥梁，保证代码的可扩展性和复用性。

二、适配器模式概述

1. 定义

适配器模式（Adapter Pattern）将一个类的接口转换为客户期望的另一个接口，使得原本接口不兼容的类可以一起工作。它常用于解决“现有接口”与“需要的接口”之间的不兼容问题。

2. 使用场景

适配器模式适用于以下场景：

你希望使用一个现有的类，而它的接口并不符合你的需求。
创建一个可以与多个不相关类协同工作的类，而不修改这些类的接口。

三、适配器模式的结构

适配器模式可以以类适配器和对象适配器两种方式实现：

类适配器：通过继承的方式实现适配，利用多继承模拟适配。
对象适配器：通过组合（持有被适配对象的实例）实现适配。

类图：
+--------------------------------+
|           客户端（Client）      |
+--------------------------------+
            | 使用目标接口
            v
+--------------------------------+
|           目标接口（Target）   |<-----+
+--------------------------------+      |
            ^                           | 实现目标接口
            |                           |
+--------------------------------+       |
|           适配器（Adapter）    |-------+ 
| 适配器实现目标接口，并调用被适配对象 |
+--------------------------------+
            |
            v
+--------------------------------+
|        被适配者（Adaptee）     |
+--------------------------------+

四、代码实现

以下是一个简单的 Java 示例，展示如何将一个老旧的系统接口适配成新的系统接口。

1. 被适配类 (Adaptee)

// 现有类，无法直接改变
public class LegacyPrinter {
    public void printText(String text) {
        System.out.println("Legacy Printer: " + text);
    }
}

2. 目标接口 (Target)

// 客户端期望的接口
public interface Printer {
    void print(String message);
}

3. 适配器类 (Adapter)

// 通过适配器将旧的 LegacyPrinter 适配为 Printer 接口
public class PrinterAdapter implements Printer {
    private LegacyPrinter legacyPrinter;

    public PrinterAdapter(LegacyPrinter legacyPrinter) {
        this.legacyPrinter = legacyPrinter;
    }

    @Override
    public void print(String message) {
        legacyPrinter.printText(message);
    }
}

4. 客户端代码 (Client)

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Printer printer = new PrinterAdapter(new LegacyPrinter());
        printer.print("Hello, Adapter Pattern!");
    }
}

五、类适配器 vs 对象适配器

适配器类型	特点	优缺点
类适配器	通过继承实现，适配器类同时继承了目标接口和被适配者类。	优点：简洁，适合单一类适配。缺点：不支持多个类适配，受限于 Java 单继承机制。
对象适配器	通过组合实现，适配器类包含一个被适配者类的实例，并实现目标接口。	优点：更灵活，支持多个类的适配。缺点：稍微增加了间接层次。

六、案例分析

1. 现实生活案例：电源适配器

一个常见的现实生活中的例子是电源适配器。不同国家的电压标准和插头形状不同，电器设备无法直接使用。但通过电源适配器，电压和插头形状都能被转换为设备所需的标准，从而确保设备正常工作。

2. 综合案例：数据库连接适配器

假设我们有一个旧版数据库系统，它的连接接口已经过时，但现在我们希望在新的系统中使用不同的数据库连接接口。

// 旧版数据库系统
public class OldDatabase {
    public void connectToDb(String connectionString) {
        System.out.println("Connecting to database with " + connectionString);
    }
}

// 新系统期望的数据库接口
public interface Database {
    void connect(String databaseUrl);
}

// 适配器，将老接口适配为新接口
public class DatabaseAdapter implements Database {
    private OldDatabase oldDatabase;

    public DatabaseAdapter(OldDatabase oldDatabase) {
        this.oldDatabase = oldDatabase;
    }

    @Override
    public void connect(String databaseUrl) {
        oldDatabase.connectToDb(databaseUrl);
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Database db = new DatabaseAdapter(new OldDatabase());
        db.connect("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb");
    }
}