设计模式（七）结构型：适配器模式详解

适配器模式（Adapter Pattern）是 GoF 23 种设计模式中的结构型模式之一，其核心价值在于将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口，使得原本因接口不兼容而无法协同工作的类能够一起工作。它就像现实世界中的"电源转换插头"，解决了系统集成、遗留系统迁移、第三方库封装等场景中的接口不匹配问题。适配器模式是实现"开闭原则"和"依赖倒置原则"的关键工具，广泛应用于框架集成、API 封装、多数据源支持等架构设计中。

一、适配器模式详细介绍

适配器模式解决的是"接口不兼容"的集成难题。在大型系统演进过程中，常需引入新组件、替换旧服务或集成第三方系统，但这些外部组件的接口往往与当前系统的期望接口不一致。直接修改客户端代码或外部组件通常成本高、风险大。适配器模式通过引入一个"中间层"------适配器，将不兼容的接口进行转换，使系统各部分能够无缝协作。

该模式涉及以下核心角色：

Target（目标接口）：客户端所期望的接口，通常是系统内部定义的标准接口。
Adaptee（被适配者）：已存在的、但接口不兼容的类或服务，通常是外部系统、遗留组件或第三方库。
Adapter（适配器） ：实现 Target 接口，并持有对 Adaptee 的引用。它在内部将 Target 的请求转换为对 Adaptee 的调用，完成接口转换。
Client（客户端） ：只依赖 Target 接口，无需知道 Adaptee 的存在，通过适配器间接使用被适配者的服务。

适配器模式有两种主要实现方式：

类适配器（Class Adapter） ：通过多重继承 实现，Adapter 同时继承 Adaptee 并实现 Target 接口。由于 Java 不支持多继承，此方式在 Java 中受限，通常使用组合替代。
对象适配器（Object Adapter） ：通过对象组合 实现，Adapter 持有一个 Adaptee 的实例，并在方法中委托调用。这是 Java 中最常用的方式，符合"合成复用原则"。

适配器模式的关键优势在于：

解耦客户端与具体实现：客户端只依赖目标接口，不依赖被适配者的具体类。
复用现有代码 ：无需修改 Adaptee 或客户端代码，即可实现集成。
支持开闭原则：新增适配器即可支持新的外部服务，无需修改现有逻辑。
封装复杂性：将接口转换逻辑集中于适配器中，简化客户端使用。

与"装饰器模式"相比，适配器关注接口转换 ，而装饰器关注功能增强；与"代理模式"相比，适配器改变接口，代理保持接口不变但控制访问。

二、适配器模式的UML表示

以下是适配器模式的标准 UML 类图（以对象适配器为例）：
implements has a uses <<interface>> Target +request() Adaptee +specificRequest() Adapter -adaptee: Adaptee +Adapter(adaptee: Adaptee) +request() Client -target: Target +doOperation()

图解说明：

Target 是客户端期望的接口，定义 request() 方法。
Adaptee 是已存在的类，提供 specificRequest() 方法，但接口不匹配。
Adapter 实现 Target 接口，并持有一个 Adaptee 实例。在 request() 方法中调用 adaptee.specificRequest()。
Client 仅依赖 Target，通过多态调用 request()，实际执行的是适配后的逻辑。

三、一个简单的Java程序实例

以下是一个模拟支付系统集成的 Java 示例，展示如何使用适配器模式集成一个不兼容的第三方支付服务。

java 复制代码

// 目标接口：系统期望的支付接口
interface PaymentProcessor {
    void pay(double amount);
    void refund(double amount);
}

// 被适配者：第三方支付服务（接口不兼容）
class ThirdPartyPaymentGateway {
    public void executePayment(String currency, double value) {
        System.out.println("ThirdPartyPaymentGateway: Processing " + value + " " + currency);
    }

    public void initiateRefund(String currency, double value) {
        System.out.println("ThirdPartyPaymentGateway: Refunding " + value + " " + currency);
    }
}

// 适配器：将第三方网关适配为系统标准接口
class PaymentGatewayAdapter implements PaymentProcessor {
    private ThirdPartyPaymentGateway gateway;
    private String currency; // 假设系统默认使用 USD

    public PaymentGatewayAdapter(ThirdPartyPaymentGateway gateway, String currency) {
        this.gateway = gateway;
        this.currency = currency;
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        // 将标准 pay 调用转换为第三方 executePayment 调用
        gateway.executePayment(currency, amount);
    }

    @Override
    public void refund(double amount) {
        // 将标准 refund 调用转换为第三方 initiateRefund 调用
        gateway.initiateRefund(currency, amount);
    }
}

// 客户端：订单服务
class OrderService {
    private PaymentProcessor paymentProcessor;

    public OrderService(PaymentProcessor paymentProcessor) {
        this.paymentProcessor = paymentProcessor;
    }

    public void processOrder(double amount) {
        System.out.println("OrderService: Processing order for $" + amount);
        paymentProcessor.pay(amount);
        System.out.println("OrderService: Order processed successfully.");
    }

    public void cancelOrder(double refundAmount) {
        System.out.println("OrderService: Cancelling order, refunding $" + refundAmount);
        paymentProcessor.refund(refundAmount);
        System.out.println("OrderService: Refund initiated.");
    }
}

// 客户端使用示例
public class AdapterPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建被适配者实例
        ThirdPartyPaymentGateway thirdPartyGateway = new ThirdPartyPaymentGateway();

        // 创建适配器，将第三方网关适配为系统接口
        PaymentProcessor adapter = new PaymentGatewayAdapter(thirdPartyGateway, "USD");

        // 客户端（订单服务）只依赖 PaymentProcessor 接口
        OrderService orderService = new OrderService(adapter);

        // 客户端无需知道底层是哪个支付服务，调用标准接口
        orderService.processOrder(99.99);
        System.out.println();
        orderService.cancelOrder(49.99);
    }
}

运行说明：

OrderService 是客户端，只依赖 PaymentProcessor 接口。
ThirdPartyPaymentGateway 是外部服务，接口为 executePayment 和 initiateRefund，不兼容。
PaymentGatewayAdapter 实现 PaymentProcessor，内部调用 ThirdPartyPaymentGateway 的方法，完成参数和语义转换。
客户端代码完全 unaware 第三方服务的存在，实现了松耦合。

四、总结

特性	说明
核心目的	解决接口不兼容问题，实现系统集成
实现方式	对象适配器（推荐）、类适配器（受限）
关键机制	接口转换、委托调用（Delegation）
优点	解耦、复用、支持开闭原则、封装集成复杂性
缺点	增加类数量、过度使用可能导致系统复杂
适用场景	集成第三方库、迁移遗留系统、多数据源适配、API 封装

适配器模式应谨慎使用：

不应将适配器用于本应统一设计的内部模块。
避免"适配器链"过长，导致调用路径复杂。
适配器应尽量保持轻量，仅做接口转换，不包含业务逻辑。

架构师洞见：

适配器模式是系统"可集成性"与"可演化性"的基石。在微服务架构中，它被广泛用于网关层协议转换 （如 gRPC 转 HTTP）、数据格式适配 （如 XML 转 JSON）、多云服务抽象 （如统一 AWS/S3 与 Azure Blob Storage 接口）。架构师应认识到：适配器不仅是技术工具，更是边界划分的体现------它清晰地标识了系统内部标准与外部异构实现之间的分界线。

未来趋势是：适配器模式将与服务网格（Service Mesh） 、API 网关 、事件驱动架构深度融合。例如，在事件总线中，适配器可将不同来源的事件格式统一为标准事件结构；在 Serverless 平台中，适配器可将云函数接口适配为传统 Web API。

掌握适配器模式，有助于设计出高内聚、低耦合、易扩展的系统。作为架构师，应倡导在系统边界（如防腐层 Anti-Corruption Layer）使用适配器，隔离外部变化，保护核心领域模型。同时，应避免滥用适配器掩盖设计缺陷，确保内部模块遵循统一契约。适配器是"集成的艺术"，更是"架构的智慧"。