C#设计模式--适配器模式（Adapter Pattern）

夜空晚星灿烂2024-12-07 21:39

适配器模式是一种 结构型设计模式，它允许不兼容的接口协同工作。通过创建一个适配器类来解决不同接口之间的不兼容问题，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。

使用方式及用途

  1. 接口转换：将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口。
  2. 类适配器：通过继承目标接口和被适配者类来实现。
  3. 对象适配器：通过组合被适配者类来实现。

适配器模式在实际开发中有很多应用场景，主要适用于以下情况：

• 接口不兼容：需要将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口。

• 多平台支持：需要支持多个平台或框架，每个平台的接口不同。

• 扩展性：需要在不修改现有代码的情况下，增加新的功能或支持新的接口。

实现方式

继承或依赖：推荐使用依赖关系，而不是继承，以保持灵活性。

结构

适配器模式包含以下几个主要角色：

目标接口（Target）：定义客户需要的接口。
适配者类（Adaptee）：定义一个已经存在的接口，这个接口需要适配。
适配器类（Adapter）：实现目标接口，并通过组合或继承的方式调用适配者类中的方法，从而实现目标接口。

开发过程中的实际案例

案例1： 数据库适配器

假设一个应用程序，需要支持多种数据库（如 MySQL 和 SQLite）。我们可以使用适配器模式来适配不同的数据库驱动。

示例代码

目标接口（Target）

csharp 复制代码 
// 抽象数据库接口
public interface IDatabase
{
    void Connect(string connectionString);
    void ExecuteQuery(string query);
}

适配者类（Adaptee）

csharp 复制代码 
// MySQL 数据库实现
public class MySQLDatabase
{
    public void ConnectToMySQL(string connectionString)
    {
        Console.WriteLine($"Connecting to MySQL database with connection string: {connectionString}");
    }

    public void ExecuteMySQLQuery(string query)
    {
        Console.WriteLine($"Executing query on MySQL: {query}");
    }
}

// SQLite 数据库实现
public class SQLiteDatabase
{
    public void ConnectToSQLite(string connectionString)
    {
        Console.WriteLine($"Connecting to SQLite database with connection string: {connectionString}");
    }

    public void ExecuteSQLiteQuery(string query)
    {
        Console.WriteLine($"Executing query on SQLite: {query}");
    }
}

适配器类（Adapter）

csharp 复制代码 
// MySQL 数据库适配器
public class MySQLDatabaseAdapter : IDatabase
{
    private readonly MySQLDatabase _mysqlDatabase;

    public MySQLDatabaseAdapter(MySQLDatabase mysqlDatabase)
    {
        _mysqlDatabase = mysqlDatabase;
    }

    public void Connect(string connectionString)
    {
        _mysqlDatabase.ConnectToMySQL(connectionString);
    }

    public void ExecuteQuery(string query)
    {
        _mysqlDatabase.ExecuteMySQLQuery(query);
    }
}

// SQLite 数据库适配器
public class SQLiteDatabaseAdapter : IDatabase
{
    private readonly SQLiteDatabase _sqliteDatabase;

    public SQLiteDatabaseAdapter(SQLiteDatabase sqliteDatabase)
    {
        _sqliteDatabase = sqliteDatabase;
    }

    public void Connect(string connectionString)
    {
        _sqliteDatabase.ConnectToSQLite(connectionString);
    }

    public void ExecuteQuery(string query)
    {
        _sqliteDatabase.ExecuteSQLiteQuery(query);
    }
}

客户端代码

csharp 复制代码 
//创建客户端端
public class DatabaseClient
{
    private IDatabase _database;

    public DatabaseClient(IDatabase database)
    {
        _database = database;
    }

    public void PerformOperations()
    {
        _database.Connect("connection_string");//数据库
        _database.ExecuteQuery("SELECT * FROM table");//随意一个表
    }
}

// 使用示例
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        MySQLDatabase mysqlDatabase = new MySQLDatabase();
        IDatabase mysqlAdapter = new MySQLDatabaseAdapter(mysqlDatabase);
        DatabaseClient clientForMySQL = new DatabaseClient(mysqlAdapter);
        clientForMySQL.PerformOperations();

        SQLiteDatabase sqliteDatabase = new SQLiteDatabase();
        IDatabase sqliteAdapter = new SQLiteDatabaseAdapter(sqliteDatabase);
        DatabaseClient clientForSQLite = new DatabaseClient(sqliteAdapter);
        clientForSQLite.PerformOperations();
    }
}

类图：
IDatabase +void Connect(string connectionString) +void ExecuteQuery(string query) MySQLDatabase +void ConnectToMySQL(string connectionString) +void ExecuteMySQLQuery(string query) SQLiteDatabase +void ConnectToSQLite(string connectionString) +void ExecuteSQLiteQuery(string query) MySQLDatabaseAdapter -MySQLDatabase _mysqlDatabase +MySQLDatabaseAdapter(MySQLDatabase mysqlDatabase) +void Connect(string connectionString) +void ExecuteQuery(string query) SQLiteDatabaseAdapter -SQLiteDatabase _sqliteDatabase +SQLiteDatabaseAdapter(SQLiteDatabase sqliteDatabase) +void Connect(string connectionString) +void ExecuteQuery(string query) DatabaseClient -IDatabase _database +DatabaseClient(IDatabase database) +void PerformOperations() Program +static void Main()

案例2：UI 控件适配器

假设一个需要支持多个平台（如 Windows 和 macOS），每个平台的 UI 控件接口不同。使用适配器模式来适配不同的 UI 控件。

示例代码

目标接口（Target）

csharp 复制代码 
// 抽象 UI 控件接口
public interface IButton
{
    void Render();
    void Click();
}

适配者类（Adaptee）

csharp 复制代码 
// Windows 按钮实现
public class WindowsButtonControl
{
    public void RenderWindowsButton()
    {
        Console.WriteLine("Rendering Windows Button");
    }

    public void ClickWindowsButton()
    {
        Console.WriteLine("Windows Button clicked");
    }
}

// macOS 按钮实现
public class MacOSButtonControl
{
    public void RenderMacOSButton()
    {
        Console.WriteLine("Rendering macOS Button");
    }

    public void ClickMacOSButton()
    {
        Console.WriteLine("macOS Button clicked");
    }
}

适配器类（Adapter）

csharp 复制代码 
// Windows 按钮适配器
public class WindowsButtonAdapter : IButton
{
    private readonly WindowsButtonControl _windowsButtonControl;

    public WindowsButtonAdapter(WindowsButtonControl windowsButtonControl)
    {
        _windowsButtonControl = windowsButtonControl;
    }

    public void Render()
    {
        _windowsButtonControl.RenderWindowsButton();
    }

    public void Click()
    {
        _windowsButtonControl.ClickWindowsButton();
    }
}

// macOS 按钮适配器
public class MacOSButtonAdapter : IButton
{
    private readonly MacOSButtonControl _macOSButtonControl;

    public MacOSButtonAdapter(MacOSButtonControl macOSButtonControl)
    {
        _macOSButtonControl = macOSButtonControl;
    }

    public void Render()
    {
        _macOSButtonControl.RenderMacOSButton();
    }

    public void Click()
    {
        _macOSButtonControl.ClickMacOSButton();
    }
}

客户端代码

csharp 复制代码 
public class UIController
{
    private IButton _button;

    public UIController(IButton button)
    {
        _button = button;
    }

    public void ShowUI()
    {
        _button.Render();
        _button.Click();
    }
}

// 使用示例
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        WindowsButtonControl windowsButtonControl = new WindowsButtonControl();
        IButton windowsButtonAdapter = new WindowsButtonAdapter(windowsButtonControl);
        UIController controllerForWindows = new UIController(windowsButtonAdapter);
        controllerForWindows.ShowUI();

        MacOSButtonControl macosButtonControl = new MacOSButtonControl();
        IButton macosButtonAdapter = new MacOSButtonAdapter(macosButtonControl);
        UIController controllerForMacOS = new UIController(macosButtonAdapter);
        controllerForMacOS.ShowUI();
    }
}

类图：

IButton +void Render() +void Click() WindowsButtonControl +void RenderWindowsButton() +void ClickWindowsButton() MacOSButtonControl +void RenderMacOSButton() +void ClickMacOSButton() WindowsButtonAdapter -WindowsButtonControl _windowsButtonControl +WindowsButtonAdapter(WindowsButtonControl windowsButtonControl) +void Render() +void Click() MacOSButtonAdapter -MacOSButtonControl _macOSButtonControl +MacOSButtonAdapter(MacOSButtonControl macOSButtonControl) +void Render() +void Click() UIController -IButton _button +UIController(IButton button) +void ShowUI() Program +static void Main()

案例3. 文件读写适配器

假设程序需要支持多种文件格式（如 CSV 和 JSON），也可以使用适配器模式来适配不同的文件读写操作。

示例代码
目标接口（Target）

csharp 复制代码 
// 抽象日志记录接口
public interface ILogger
{
    void Log(string message);
}

适配者类（Adaptee）

csharp 复制代码 
// NLog 实现
public class NLog
{
    public void LogWithNLog(string message)
    {
        Console.WriteLine($"Logging with NLog: {message}");
    }
}

// Serilog 实现
public class Serilog
{
    public void LogWithSerilog(string message)
    {
        Console.WriteLine($"Logging with Serilog: {message}");
    }
}

适配器类（Adapter）

csharp 复制代码 
// NLog 适配器
public class NLogAdapter : ILogger
{
    private readonly NLog _nlog;

    public NLogAdapter(NLog nlog)
    {
        _nlog = nlog;
    }

    public void Log(string message)
    {
        _nlog.LogWithNLog(message);
    }
}

// Serilog 适配器
public class SerilogAdapter : ILogger
{
    private readonly Serilog _serilog;

    public SerilogAdapter(Serilog serilog)
    {
        _serilog = serilog;
    }

    public void Log(string message)
    {
        _serilog.LogWithSerilog(message);
    }
}

客户端代码

csharp 复制代码 
public class LoggerClient
{
    private ILogger _logger;

    public LoggerClient(ILogger logger)
    {
        _logger = logger;
    }

    public void PerformLogging()
    {
        _logger.Log("This is a log message");
    }
}

// 使用示例
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        NLog nlog = new NLog();
        ILogger nlogAdapter = new NLogAdapter(nlog);
        LoggerClient clientForNLog = new LoggerClient(nlogAdapter);
        clientForNLog.PerformLogging();

        Serilog serilog = new Serilog();
        ILogger serilogAdapter = new SerilogAdapter(serilog);
        LoggerClient clientForSerilog = new LoggerClient(serilogAdapter);
        clientForSerilog.PerformLogging();
    }
}

类图：

ILogger +void Log(string message) NLog +void LogWithNLog(string message) Serilog +void LogWithSerilog(string message) NLogAdapter -NLog _nlog +NLogAdapter(NLog nlog) +void Log(string message) SerilogAdapter -Serilog _serilog +SerilogAdapter(Serilog serilog) +void Log(string message) LoggerClient -ILogger _logger +LoggerClient(ILogger logger) +void PerformLogging() Program +static void Main()

优点

  1. 提高复用性：适配器模式可以使现有的类在新的环境中重用，而不需要修改原有类的代码。
  2. 增强灵活性：通过适配器，可以轻松地将不同的类集成在一起，即使它们的接口不兼容。
  3. 开放封闭原则：符合开放封闭原则，即对扩展开放，对修改封闭。可以通过添加新的适配器类来支持新的接口，而不需要修改现有代码。

缺点

  1. 增加复杂性：适配器模式会增加系统的复杂性，因为需要引入额外的适配器类。
  2. 性能开销：适配器模式可能会引入额外的性能开销，特别是在适配器类中进行大量转换和处理时。
  3. 维护成本：随着适配器数量的增加，维护这些适配器类的成本也会增加。

总结

适配器模式是一种非常实用的设计模式，特别适用于需要将不同接口的类集成在一起的场景。通过适配器模式，可以有效地解决接口不兼容的问题，提高代码的复用性和灵活性。然而，使用适配器模式也会增加系统的复杂性和维护成本，因此在实际开发中需要权衡利弊，合理使用。

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