Spring框架之适配器模式 (Adapter Pattern)

适配器模式（Adapter Pattern）详解

适配器模式（Adapter Pattern）是一种结构型设计模式，它的主要作用是将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口，使原本由于接口不兼容而无法一起工作的类可以协同工作。适配器模式通常被用来修复已有代码的兼容性问题，尤其是在重用现有类时避免大规模修改代码。

1. 适配器模式的定义

1.1 什么是适配器模式？

适配器模式将 不兼容的接口 进行适配，使得原本不兼容的类能够在一起工作。它就像生活中的电源适配器，可以让不同国家的电器设备在本国的电网环境下正常工作。

1.2 适配器模式的特点

• 转换接口：将一个类的接口转换为客户端所期望的另一个接口。
• 兼容性：解决接口不兼容的问题，让原本无法协作的类能够协同工作。
• 封装旧接口：适配器模式常用于将旧系统的接口封装起来，以便与新系统兼容。

2. 适配器模式的结构

适配器模式通常包含以下几个角色：

1. Target（目标接口） ：
   • 客户端期望使用的接口。
2. Adaptee（被适配者） ：
   • 需要适配的类，其接口与目标接口不兼容。
3. Adapter（适配器） ：
   • 将被适配者的接口转换为目标接口的一个包装类。
4. Client（客户端） ：
   • 使用目标接口的类。

类图

    +-------------+
    |   Target    |<--------------------+
    +-------------+                     |
    | + request() |                     |
    +-------------+                     |
            ^                           |
            |                           |
    +--------------+          +----------------+
    |   Adapter    |--------->|   Adaptee      |
    +--------------+          +----------------+
    | + request()  |          | + specificRequest() |
    +--------------+          +----------------+

3. 适配器模式的分类

适配器模式有两种主要实现方式：

1. 类适配器（Class Adapter） ：
   • 使用继承来实现适配器。适配器类继承自 Adaptee 和 Target。
   • 由于 Java 只支持单继承，因此在 Java 中类适配器使用场景较少。
2. 对象适配器（Object Adapter） ：
   • 使用组合来实现适配器。适配器类持有一个 Adaptee 对象的引用。
   • 这种方式更加灵活，是推荐的实现方式。

4. 适配器模式的实现

为了更好地理解适配器模式，我们使用一个简单的示例来演示其工作原理。假设我们有一个 AudioPlayer 类，它只能播放 .mp3 文件，现在我们希望它也能播放 .mp4 和 .vlc 文件。

4.1 Java 示例代码：对象适配器

// 目标接口
interface MediaPlayer {
    void play(String audioType, String fileName);
}

// 被适配者类（支持 VLC 播放）
class VlcPlayer {
    public void playVlc(String fileName) {
        System.out.println("播放 VLC 文件: " + fileName);
    }
}

// 被适配者类（支持 MP4 播放）
class Mp4Player {
    public void playMp4(String fileName) {
        System.out.println("播放 MP4 文件: " + fileName);
    }
}

// 适配器类
class MediaAdapter implements MediaPlayer {
    private VlcPlayer vlcPlayer;
    private Mp4Player mp4Player;

    public MediaAdapter(String audioType) {
        if (audioType.equalsIgnoreCase("vlc")) {
            vlcPlayer = new VlcPlayer();
        } else if (audioType.equalsIgnoreCase("mp4")) {
            mp4Player = new Mp4Player();
        }
    }

    @Override
    public void play(String audioType, String fileName) {
        if (audioType.equalsIgnoreCase("vlc")) {
            vlcPlayer.playVlc(fileName);
        } else if (audioType.equalsIgnoreCase("mp4")) {
            mp4Player.playMp4(fileName);
        }
    }
}

// 具体目标类
class AudioPlayer implements MediaPlayer {
    private MediaAdapter mediaAdapter;

    @Override
    public void play(String audioType, String fileName) {
        if (audioType.equalsIgnoreCase("mp3")) {
            System.out.println("播放 MP3 文件: " + fileName);
        } else if (audioType.equalsIgnoreCase("vlc") || audioType.equalsIgnoreCase("mp4")) {
            mediaAdapter = new MediaAdapter(audioType);
            mediaAdapter.play(audioType, fileName);
        } else {
            System.out.println("不支持的文件格式: " + audioType);
        }
    }
}

// 测试客户端
public class AdapterPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();

        audioPlayer.play("mp3", "歌曲.mp3");
        audioPlayer.play("mp4", "电影.mp4");
        audioPlayer.play("vlc", "动画.vlc");
        audioPlayer.play("avi", "短片.avi");
    }
}

输出结果：

播放 MP3 文件: 歌曲.mp3
播放 MP4 文件: 电影.mp4
播放 VLC 文件: 动画.vlc
不支持的文件格式: avi

5. 适配器模式的应用场景

适配器模式适合以下场景：

1. 希望复用一些现有的类，但是类的接口不符合当前系统的需求。
2. 想要封装一些旧系统的类，以便在新系统中使用。
3. 使用第三方库，而其接口与项目中定义的接口不兼容。
4. 希望创建一个可复用的类，使其能够与不相关或不可预见的类协同工作。

6. 适配器模式的优缺点

6.1 优点

• 提高类的复用性：通过适配器模式，现有类可以与其他类进行协作，而无需修改原始类的代码。
• 提高类的灵活性和扩展性：通过引入适配器类，可以在不修改现有代码的情况下增加新功能。
• 解耦目标类与被适配者类：适配器将目标类和被适配者类隔离开来，实现了解耦。

6.2 缺点

• 增加系统复杂度：引入适配器后，系统会增加额外的适配器类，导致复杂度增加。
• 不易理解：尤其是系统中存在大量适配器时，可能会导致代码难以理解和维护。
• 类适配器的实现受限于继承：在 Java 中，类适配器受限于单继承的特性，因此更推荐使用对象适配器。

7. 适配器模式的扩展

7.1 双向适配器

• 适配器模式可以实现双向适配，即适配器不仅能够将被适配者转化为目标接口，也能将目标接口转化为被适配者接口。

7.2 缺省适配器（Default Adapter）

• 适用于接口中有多个方法时，想要简化接口的实现。通常通过创建一个抽象类，该抽象类提供这些方法的默认实现，具体类只需重写需要的方法。

8. 适配器模式的实际应用

1. Java I/O 类库 ：
   • Java 的 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 就是典型的适配器模式，用于在字节流和字符流之间进行适配。
2. 数据库连接 ：
   • JDBC 中的 DriverManager 使用适配器模式来适配不同的数据库驱动程序。
3. Spring 框架 ：
   • Spring 的 HandlerAdapter 适配器用于将不同类型的请求处理器（如 Controller、HttpRequestHandler）适配成统一的处理方式。

9. 总结

适配器模式是一种非常有用的设计模式，尤其是在需要与现有系统集成时。通过适配器模式，可以有效地复用现有代码，同时保持系统的灵活性和扩展性。

• 优点：提高复用性、解耦、增加灵活性。
• 缺点：增加复杂度、不易理解。
• 适用场景：复用现有类、封装旧系统、使用第三方库。