设计模式--适配器模式：优雅解决接口不兼容问题

适配器模式：优雅解决接口不兼容问题

今天我们来深入探讨适配器模式（Adapter Pattern），一种结构型设计模式，用于解决接口不兼容问题。适配器模式通过在现有类和新接口之间添加一个"适配器"，使原本不兼容的类能够协同工作。本文将带你实现一个简单的适配器模式示例，适合初学者快速上手，同时为有经验的开发者提供进阶建议和优化思路。

适配器模式在现实生活中类似电源适配器，将不同接口转换为统一接口。本文使用 Java 语言，通过一个文件格式转换的场景展示适配器模式的实现。让我们开始吧！

前置准备

在开始之前，确保开发环境已就绪：

JDK：推荐 JDK 17（也可使用 JDK 8+）。
IDE：IntelliJ IDEA、Eclipse 或 VS Code，推荐支持 Java 的 IDE。
构建工具：Maven（可选，用于管理依赖）。

项目结构 ：创建一个简单的 Java 项目，目录如下：

复制代码

adapter-pattern-demo
├── src
│   ├── main
│   │   ├── java
│   │   │   └── com.example.adapter
│   │   │       ├── legacy
│   │   │       ├── target
│   │   │       └── adapter
│   └── test
└── pom.xml

安装环境：

确保 JDK 已安装：java -version。
Maven（可选）：mvn -version。
无需额外依赖，本示例使用纯 Java。

步骤 1: 定义目标接口

适配器模式需要一个目标接口，客户端通过它调用功能。在 com.example.adapter.target.FileConverter 中定义：

java 复制代码

package com.example.adapter.target;

public interface FileConverter {
    void convertFile(String fileName, String format);
}

说明：

FileConverter 是目标接口，定义了客户端期望的转换文件方法。

步骤 2: 创建遗留系统

假设有一个遗留系统，只支持特定格式（如 XML）。在 com.example.adapter.legacy.LegacyConverter 中：

java 复制代码

package com.example.adapter.legacy;

public class LegacyConverter {
    public void convertToXML(String fileName) {
        System.out.println("Converting " + fileName + " to XML format");
    }
}

说明：

LegacyConverter 是现有类，接口与目标不兼容（只支持 XML 转换）。

步骤 3: 创建适配器

创建适配器类，将 LegacyConverter 的接口适配到 FileConverter。在 com.example.adapter.adapter.FileConverterAdapter 中：

java 复制代码

package com.example.adapter.adapter;

import com.example.adapter.legacy.LegacyConverter;
import com.example.adapter.target.FileConverter;

public class FileConverterAdapter implements FileConverter {
    private final LegacyConverter legacyConverter;

    public FileConverterAdapter(LegacyConverter legacyConverter) {
        this.legacyConverter = legacyConverter;
    }

    @Override
    public void convertFile(String fileName, String format) {
        if ("xml".equalsIgnoreCase(format)) {
            legacyConverter.convertToXML(fileName);
        } else {
            System.out.println("Unsupported format: " + format + ". Only XML is supported.");
        }
    }
}

说明：

适配器实现 FileConverter 接口，包装 LegacyConverter。
将 convertFile 请求转换为 convertToXML 调用。

步骤 4: 客户端代码

在 com.example.adapter.Main 中测试适配器模式：

java 复制代码

package com.example.adapter;

import com.example.adapter.adapter.FileConverterAdapter;
import com.example.adapter.legacy.LegacyConverter;
import com.example.adapter.target.FileConverter;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建遗留系统实例
        LegacyConverter legacyConverter = new LegacyConverter();
        
        // 使用适配器包装遗留系统
        FileConverter converter = new FileConverterAdapter(legacyConverter);
        
        // 客户端调用目标接口
        converter.convertFile("document.txt", "xml");
        converter.convertFile("document.txt", "json");
    }
}

运行输出：

复制代码

Converting document.txt to XML format
Unsupported format: json. Only XML is supported.

步骤 5: 运行和测试

编译和运行：

在 IDE 中运行 Main 类。

或使用命令行：

bash 复制代码

javac src/main/java/com/example/adapter/*.java src/main/java/com/example/adapter/*/*.java
java com.example.adapter.Main

测试用例：
- 输入 XML 格式，验证调用 LegacyConverter。
- 输入 JSON 格式，验证适配器处理不支持的格式。
调试技巧：
- 添加日志：使用 System.out 或 SLF4J 记录调用过程。
- 异常处理：在适配器中添加错误检查（如空文件名）。
- IDE 调试：设置断点检查适配器逻辑。

进阶与最佳实践

类适配器 vs 对象适配器：

本示例使用对象适配器（通过组合包装遗留类）。

类适配器 ：通过继承实现（Java 中少用，因单继承限制）：

java 复制代码

public class ClassAdapter extends LegacyConverter implements FileConverter {
    @Override
    public void convertFile(String fileName, String format) {
        if ("xml".equalsIgnoreCase(format)) {
            convertToXML(fileName);
        } else {
            System.out.println("Unsupported format: " + format);
        }
    }
}

扩展适配器：

支持多种格式转换：

java 复制代码

public void convertFile(String fileName, String format) {
    switch (format.toLowerCase()) {
        case "xml":
            legacyConverter.convertToXML(fileName);
            break;
        case "json":
            System.out.println("Simulating JSON conversion for " + fileName);
            break;
        default:
            System.out.println("Unsupported format: " + format);
    }
}

异常处理：

抛出自定义异常：

java 复制代码

public void convertFile(String fileName, String format) {
    if (fileName == null || fileName.isEmpty()) {
        throw new IllegalArgumentException("File name cannot be empty");
    }
    // ...
}

测试：

使用 JUnit 编写单元测试：

java 复制代码

import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;

public class FileConverterAdapterTest {
    @Test
    public void testConvertToXML() {
        LegacyConverter legacy = new LegacyConverter();
        FileConverter adapter = new FileConverterAdapter(legacy);
        adapter.convertFile("test.txt", "xml"); // 验证输出
    }
}

资源推荐：书籍《设计模式：可复用面向对象软件的基础》、Refactoring Guru 网站。多实践其他设计模式（如工厂模式、装饰者模式）。

总结

通过这个适配器模式示例，你学会了如何通过适配器解决接口不兼容问题，实现了遗留系统与新接口的对接。适配器模式在整合旧代码或第三方库时非常实用，适合微服务和遗留系统重构场景。