设计模式-适配器模式

引言

我们常常会遇到这样的情况：现有的类功能强大，但接口却与我们当前系统的需求不匹配。这就好比你有一把性能卓越的钥匙（现有类），但锁眼（系统接口需求）却对不上。适配器模式就如同一位神奇的工匠，能够对钥匙进行改造，使其适配锁眼，让两者完美协作。

一、适配器模式是什么

适配器模式是一种结构型设计模式，它的核心使命是将一个类的接口转化为客户希望的另一个接口，让那些原本由于接口不兼容而无法协同工作的类能够携手合作。想象一下，你正在构建一个现代化的智能家居系统，其中一个新模块期望通过特定的网络协议与设备通信，但你手中有一些功能强大的旧设备，它们使用的是过时的通信协议。这时，适配器模式就可以派上用场，它就像一个协议转换器，让新模块能够顺利与旧设备交互。

二、适配器模式的结构与角色

适配器模式主要涉及三个关键角色：

（一）目标接口（Target）

这是客户端所期待的接口，代表了系统最终希望使用的接口形式。例如，在一个新的支付系统中，定义的统一支付接口 NewPaymentSystem 就是目标接口。

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public interface NewPaymentSystem {
    void processPayment(double amount);
}

（二）适配者类（Adaptee）

适配者类是现有的、但接口与目标接口不兼容的类。它包含了我们希望复用的功能，但接口形式不符合当前系统的要求。就像旧的支付系统类 OldPaymentSystem，它有自己的支付方法 pay，但与新支付系统的接口不同。

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public class OldPaymentSystem {
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("Processing old payment system for amount: " + amount);
    }
}

（三）适配器类（Adapter）

适配器类是连接目标接口和适配者类的桥梁。它实现了目标接口，并在内部调用适配者类的方法，完成接口的转换工作。以 PaymentAdapter 类为例，它将 OldPaymentSystem 的 pay 方法适配成 NewPaymentSystem 接口所要求的 processPayment 方法。

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public class PaymentAdapter implements NewPaymentSystem {
    private OldPaymentSystem oldPaymentSystem;

    public PaymentAdapter(OldPaymentSystem oldPaymentSystem) {
        this.oldPaymentSystem = oldPaymentSystem;
    }

    @Override
    public void processPayment(double amount) {
        oldPaymentSystem.pay(amount);
    }
}

（四）测试类

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// 测试类
public class AdapterPatternTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建适配者对象
        OldPaymentSystem oldPaymentSystem = new OldPaymentSystem();
        // 创建适配器对象，并将适配者对象传递给适配器
        PaymentAdapter paymentAdapter = new PaymentAdapter(oldPaymentSystem);
        // 客户端通过适配器调用目标接口的方法
        paymentAdapter.processPayment(100.0);
    }
}

三、适配器模式的工作原理

当客户端发起请求调用适配器的方法时，适配器会将这个请求转化为对适配者类相应方法的调用。就像在前面提到的支付系统例子中，客户端调用 PaymentAdapter 的 processPayment 方法，适配器内部则调用 OldPaymentSystem 的 pay 方法，从而实现了将旧支付系统适配到新支付系统的接口，完成了接口的无缝对接，使得原本不兼容的新旧支付系统能够协同工作。

四、适配器模式的类型

（一）类适配器

类适配器通过继承适配者类来实现目标接口。在Java中，由于Java不支持多重继承，类适配器的使用场景相对受限。例如，如果适配者类是 Adaptee，目标接口是 Target，类适配器 ClassAdapter 会继承 Adaptee 并实现 Target 接口。虽然这种方式在某些语言特性支持多重继承的情况下可能更直观，但在Java中，由于单继承的限制，它的应用相对较少。

（二）对象适配器

对象适配器通过组合的方式将适配者对象包含在适配器类中，并实现目标接口。我们前面的支付系统示例就是典型的对象适配器模式。PaymentAdapter 持有 OldPaymentSystem 的实例，通过组合来完成接口适配。这种方式更加灵活，因为它不受继承体系的限制，可以适配多个不同的适配者类，甚至在运行时动态更换适配者对象。

五、适配器模式的适用场景

（一）引入第三方库或遗留系统

在软件开发过程中，我们常常会引入一些功能强大的第三方库，但这些库的接口与我们的系统接口不匹配。例如，我们在开发一款游戏时，引入了一个优秀的图形渲染库，但它的渲染接口与我们游戏引擎的接口不一致。这时，就可以使用适配器模式，将图形渲染库的接口适配成游戏引擎能够理解的接口。同样，当我们需要复用一些遗留系统中的功能时，也可以借助适配器模式，让旧系统与新系统和谐共处。

（二）系统集成与接口统一

在大型系统集成项目中，不同的子系统可能使用不同的接口进行通信。适配器模式可以帮助我们将这些五花八门的接口统一起来，实现子系统之间的无缝协作。比如，在一个企业级应用中，财务子系统、人力资源子系统和客户关系管理子系统可能各自使用不同的接口标准，通过适配器模式，我们可以将它们的接口统一为一个标准接口，方便系统间的数据交互和业务流程整合。

（三）复用旧代码

随着系统的不断升级和维护，我们可能会发现一些旧的代码模块，虽然它们的接口已经不符合新的需求，但功能依然十分有用。通过适配器模式，我们可以在不修改旧代码的基础上，为其添加一个适配器，使其能够融入新的系统架构，实现功能的复用，减少开发成本。

六、适配器模式的优点

（一）提高复用性

适配器模式允许我们复用现有的类，即使它们的接口与我们的需求不匹配。通过适配器，我们无需对原有类的代码进行大规模修改，就能将其集成到新的系统中，充分利用了已有的代码资源，节省了开发时间和精力。

（二）增强灵活性

当系统需要使用不同的接口时，我们可以通过创建不同的适配器类来实现，而不会对系统的其他部分造成影响。这种灵活性使得系统能够更好地应对变化，例如在不同的业务场景下，我们可以为同一个适配者类创建多个不同的适配器，以满足不同的接口需求。

（三）解耦接口与实现

适配器模式将接口转换的逻辑封装在适配器类中，使得客户端只需要与目标接口交互，而无需关心适配者类的具体实现细节。这有效地降低了系统的耦合度，使得系统的各个部分可以独立发展和演化，提高了系统的可维护性和可扩展性。

七、总结

适配器模式作为软件设计中的重要工具，在解决接口不兼容问题上发挥着关键作用。它通过巧妙地转换接口，让原本无法协同工作的类能够紧密合作，提高了代码的复用性和系统的灵活性。无论是在引入第三方库、集成不同子系统，还是复用旧代码的场景中，适配器模式都能大显身手。希望通过本文的介绍，你对适配器模式有了更深入的理解，并能在实际开发中灵活运用它，打造更加健壮和高效的软件系统。