软件设计模式-适配器模式

适配器模式

意图：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。

例子：读卡器是内存卡和笔记本USB接口之间的适配器。

适配器模式示例：读卡器模拟

demo1:

java 复制代码

// 目标接口：笔记本电脑的USB接口
interface UsbPort {
    void connectUsb();
}

// 被适配者：内存卡
class MemoryCard {
    private String data;
    
    public MemoryCard(String data) {
        this.data = data;
    }
    
    public void insert() {
        System.out.println("内存卡已插入");
    }
    
    public String readData() {
        System.out.println("从内存卡读取数据: " + data);
        return data;
    }
    
    public void writeData(String newData) {
        this.data = newData;
        System.out.println("向内存卡写入数据: " + newData);
    }
}

// 适配器：读卡器
class CardReader implements UsbPort {
    private MemoryCard memoryCard;
    
    public CardReader(MemoryCard memoryCard) {
        this.memoryCard = memoryCard;
    }
    
    @Override
    public void connectUsb() {
        System.out.println("读卡器通过USB接口连接到笔记本电脑");
        memoryCard.insert();
        memoryCard.readData();
    }
    
    // 额外功能：通过USB接口写入数据到内存卡
    public void writeDataViaUsb(String data) {
        System.out.println("通过USB接口向内存卡写入数据");
        memoryCard.writeData(data);
    }
}

// 客户端：笔记本电脑
class Laptop {
    public void useUsbDevice(UsbPort usbDevice) {
        System.out.println("笔记本电脑检测到USB设备连接");
        usbDevice.connectUsb();
    }
}

// 演示适配器模式
public class AdapterPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建内存卡（被适配者）
        MemoryCard memoryCard = new MemoryCard("照片、文档和数据文件");
        
        // 创建读卡器（适配器），将内存卡适配到USB接口
        CardReader cardReader = new CardReader(memoryCard);
        
        // 创建笔记本电脑（客户端）
        Laptop laptop = new Laptop();
        
        // 笔记本电脑通过USB接口使用内存卡
        laptop.useUsbDevice(cardReader);
        
        System.out.println("\n--- 额外功能演示 ---");
        // 通过适配器写入数据
        cardReader.writeDataViaUsb("新的照片和视频");
        cardReader.connectUsb(); // 再次读取验证数据已更新
    }
}

demo2:

java 复制代码

// 目标接口：笔记本电脑的USB接口
interface USBCardReader {
    String readUSB();
    void writeUSB(String data);
}

// 被适配者：SD卡
class SDCard {
    private String data = "";
    
    public String readSD() {
        System.out.println("从SD卡读取数据: " + data);
        return data;
    }
    
    public void writeSD(String data) {
        this.data = data;
        System.out.println("向SD卡写入数据: " + data);
    }
}

// 适配器：SD卡读卡器（对象适配器模式）
class SDCardReader implements USBCardReader {
    private SDCard sdCard;
    
    public SDCardReader(SDCard sdCard) {
        this.sdCard = sdCard;
    }
    
    @Override
    public String readUSB() {
        System.out.print("读卡器转换信号: SD → USB | ");
        return sdCard.readSD();
    }
    
    @Override
    public void writeUSB(String data) {
        System.out.print("读卡器转换信号: USB → SD | ");
        sdCard.writeSD(data);
    }
}

// 客户端：笔记本电脑
public class Laptop {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建SD卡（被适配者）
        SDCard sdCard = new SDCard();
        
        // 创建读卡器（适配器）
        USBCardReader cardReader = new SDCardReader(sdCard);
        
        // 笔记本电脑通过USB接口使用SD卡
        System.out.println("=== 笔记本电脑通过读卡器操作SD卡 ===");
        cardReader.writeUSB("Hello, SD Card!");
        String data = cardReader.readUSB();
        System.out.println("读取到的数据: " + data);
    }
}

⚡ 一个更技术点的例子：电压转换

除了插头形状，电压也需要适配，这个例子能更完整地展示适配过程

•• 被适配者 (Adaptee - 源接口) ：家里的 220V交流电。
•• 目标接口 (Target - 客户期望) ：手机充电需要的 5V直流电。
•• 适配器 (Adapter) ：充电器。你将它插入220V的插座，它内部进行复杂的电压转换，最终通过USB接口输出5V直流电，让你的手机能安全充电。

在这个过程中，手机（客户端）只关心最终得到5V直流电，它完全不知道220V交流电的存在，也不关心充电器内部是如何工作的。这就是适配器模式实现的解耦。

💡 适配器模式的几种实现方式

在编程中，适配器模式主要有三种常见的实现形式，它们各有特点，适用于不同场景

1.1.类适配器模式：通过继承被适配的类来实现目标接口。这好比转换插头是通过改造国外插座的内部线路来兼容国标插头。这种方式由于依赖于继承，灵活性相对较低。

2.2.对象适配器模式：通过持有被适配类的实例（组合）来实现目标接口。这是最常用的方式，就像我们常见的那个独立的、两头都是插头的转换器。它更灵活，因为一个适配器可以适配多个不同的插座。

3.3.接口适配器模式（或缺省适配器）：当一个接口方法太多，而我们只想使用其中一部分时，可以创建一个抽象类先空实现所有方法，我们再继承这个抽象类，只重写需要的方法。这就像你有一个多功能工具箱，但你只拿出螺丝刀来用，其他工具原样放着就好。

下面的序列图展示了客户端通过适配器调用方法的典型交互流程