白话设计模式之适配器模式：编程世界的接口“翻译官”

白话设计模式之适配器模式：编程世界的接口“翻译官”

大家好，软件开发的学习之旅充满挑战，设计模式作为其中重要的一环，常常让不少开发者感到困惑。我自己在学习过程中也走了不少弯路，所以特别希望能通过这篇文章，和大家一起深入了解适配器模式，在交流和探讨中共同进步，让设计模式不再是难以攻克的难题。

一、从生活场景理解适配器模式

在日常生活里，我们经常会遇到各种接口不匹配的情况，而适配器就像是一个神奇的“转换器”，帮助我们解决这些问题。比如说，我们出国旅行时，会发现不同国家的插座形状和电压标准各不相同。我们国内常用的电器插头，到了国外可能根本插不进当地的插座。这时候，一个小小的转换插头就能派上大用场。它的一头可以适配国内电器的插头，另一头则能契合国外的插座，让电器顺利通电工作。这个转换插头就是现实生活中的“适配器”，它把不兼容的接口连接起来，实现了设备之间的正常交互。

再比如，我们使用的耳机和手机。以前很多手机还有3.5mm耳机插孔，能直接插上有线耳机使用。但现在不少手机取消了这个插孔，只保留了Type - C接口。这时候，如果我们想用原来的3.5mm插头耳机，就需要一个Type - C转3.5mm的转接头，这个转接头也是一种适配器，它让原本无法直接连接的耳机和手机能够协同工作。

这些生活中的例子生动地展示了适配器的作用，那在编程世界里，适配器模式又是怎样的呢？

二、适配器模式的定义与核心概念

适配器模式的定义是：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口，使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。简单来说，适配器模式就像是编程世界里的“翻译官”，在两个不兼容的接口之间进行沟通和转换，让不同的类能够顺利协作。

在适配器模式中，有三个关键角色：

1. 目标（Target）角色：这是客户端所期望的接口，定义了客户端需要的功能。比如在一个游戏开发项目中，客户端期望有一个统一的“武器使用”接口，不管是剑、枪还是魔法法杖，都可以通过这个接口来进行攻击、防御等操作。
2. 适配者（Adaptee）角色：已经存在的接口，通常能满足客户端的某些功能要求，但接口与客户端期望的目标接口不一致，需要进行适配。就像游戏里有一个旧的“剑类”，它的攻击和防御方法与客户端期望的“武器使用”接口不匹配，但它本身具备相应的功能，只是接口形式不符合要求。
3. 适配器（Adapter）角色：负责把适配者的接口转换为目标接口的类。它持有适配者的实例，并实现目标接口，在实现过程中调用适配者的方法来完成功能。在游戏的例子中，适配器就像是一个“武器适配器”，它把旧“剑类”的接口适配成客户端期望的“武器使用”接口。

三、适配器模式的实现方式

（一）类适配器

类适配器通过继承适配者类，并实现目标接口来完成适配。这种方式在实现上有一些特点，比如需要按照继承的要求提供构造方法，并且可以直接调用自身的方法来替代对适配者对象的调用。下面是一个简单的代码示例：

// 适配者类
class OldWeapon {
    public void oldAttack() {
        System.out.println("使用旧的攻击方式");
    }

    public void oldDefend() {
        System.out.println("使用旧的防御方式");
    }
}

// 目标接口
interface NewWeaponInterface {
    void attack();
    void defend();
}

// 类适配器
class WeaponClassAdapter extends OldWeapon implements NewWeaponInterface {
    @Override
    public void attack() {
        oldAttack();
    }

    @Override
    public void defend() {
        oldDefend();
    }
}

在这个例子中，WeaponClassAdapter继承了OldWeapon，并实现了NewWeaponInterface，将OldWeapon的接口适配成了NewWeaponInterface的接口。通过这种方式，客户端可以使用NewWeaponInterface接口来调用OldWeapon的功能。

（二）对象适配器

对象适配器通过组合适配者对象，并实现目标接口来完成适配。与类适配器不同，对象适配器采用的是对象组合的方式，这使得它更加灵活。以下是对象适配器的代码示例：

// 适配者类
class OldWeapon {
    public void oldAttack() {
        System.out.println("使用旧的攻击方式");
    }

    public void oldDefend() {
        System.out.println("使用旧的防御方式");
    }
}

// 目标接口
interface NewWeaponInterface {
    void attack();
    void defend();
}

// 对象适配器
class WeaponObjectAdapter implements NewWeaponInterface {
    private OldWeapon oldWeapon;

    public WeaponObjectAdapter(OldWeapon oldWeapon) {
        this.oldWeapon = oldWeapon;
    }

    @Override
    public void attack() {
        oldWeapon.oldAttack();
    }

    @Override
    public void defend() {
        oldWeapon.oldDefend();
    }
}

在这个示例中，WeaponObjectAdapter持有OldWeapon的实例，并实现了NewWeaponInterface接口，通过调用oldWeapon的方法来实现attack和defend的功能。对象适配器可以很方便地适配多个不同的适配者，并且在运行时可以动态地更换适配者对象。

四、类适配器和对象适配器的权衡

（一）使用场景差异

类适配器使用对象继承的方式，是静态的定义方式。这意味着一旦适配器继承了适配者，就不能再处理适配者的子类了。例如，如果有一个OldWeapon的子类SpecialOldWeapon，类适配器继承了OldWeapon后，就无法直接适配SpecialOldWeapon。

而对象适配器使用对象组合的方式，是动态组合的方式。它允许一个适配器和多个适配者，包括适配者和它所有的子类一起工作。只要对象类型正确，无论是不是子类都可以进行适配。所以，对象适配器在处理适配者的子类时更加灵活。

（二）行为重定义难度

类适配器可以重定义适配者的部分行为，相当于子类覆盖父类的部分实现方法。比如在WeaponClassAdapter中，可以重写oldAttack和oldDefend方法，以满足特定的需求。

对象适配器要重定义适配者的行为比较困难。如果需要重定义，通常需要定义适配者的子类来实现重定义，然后让适配器组合子类。例如，要对OldWeapon的攻击行为进行特殊处理，就需要先创建OldWeapon的子类，在子类中重写攻击方法，再让WeaponObjectAdapter组合这个子类。

（三）对象引用差异

类适配器仅仅引入了一个对象，并不需要额外的引用来间接得到适配者。因为适配器本身就是适配者的子类，所以可以直接调用适配者的方法。

对象适配器需要额外的引用来间接得到适配者。在WeaponObjectAdapter中，需要通过持有OldWeapon的实例来调用其方法，这就增加了一个对象引用。

在Java开发中，通常建议优先使用对象适配器的实现方式，因为它更加灵活，能更好地应对复杂的场景。但具体的选择还需要根据实际情况来决定，最合适的才是最好的。

五、适配器模式的优缺点

（一）优点

1. 提高复用性：通过适配器模式，我们可以复用现有的类，即使它们的接口与我们的需求不匹配。比如在游戏开发中，有很多旧的功能模块，虽然接口不符合新的设计要求，但通过适配器模式，就可以轻松地将这些旧模块适配到新的系统中，避免了重复开发，节省了时间和精力。
2. 增强扩展性：在实现适配器功能的时候，可以调用自己开发的功能，从而自然地扩展系统的功能。例如，在适配器中添加一些额外的逻辑，比如在攻击前进行能量检查，或者在防御后恢复一定的生命值，这样就可以在不修改原有适配者和目标接口的基础上，为系统增加新的功能。

（二）缺点

过多地使用适配器，会让系统非常零乱，不容易整体进行把握。比如在一个大型项目中，如果到处都是适配器，明明调用的是A接口，实际内部被适配成了B接口来实现，这会让代码的可读性和可维护性大大降低。一个系统如果大量出现这种情况，就会增加开发和调试的难度，无异于一场灾难。因此，如果不是很有必要，建议直接对系统进行重构，而不是过度依赖适配器。

六、适配器模式的本质与适用场景

（一）本质

适配器模式的本质是转换匹配，复用功能。它通过转换调用已有的实现，把已有的实现匹配成需要的接口，使之能满足客户端的需要。转换匹配是手段，复用已有的功能才是目的。在转换匹配的过程中，适配器还可以在转换调用的前后实现一些功能处理，实现智能的适配。

（二）适用场景

1. 使用已有类但接口不匹配：当我们想要使用一个已经存在的类，但是它的接口不符合我们的需求时，就可以使用适配器模式。比如在使用一些第三方库时，库中的类接口可能与我们的系统不兼容，通过适配器模式可以让它们协同工作。
2. 创建可复用类与不兼容类协作：如果想创建一个可以复用的类，这个类可能和一些不兼容的类一起工作，也可以使用适配器模式。这样在需要和不同的不兼容类协作时，通过适配就能轻松实现。
3. 适配多个子类的父类：当想使用一些已经存在的子类，但不可能对每一个子类都进行适配时，可以选用对象适配器，直接适配这些子类的父类就可以了。这样可以减少适配的工作量，提高开发效率。

七、适配器模式与相关模式的关系

（一）与桥接模式的区别

适配器模式和桥接模式除了结构略为相似外，功能上完全不同。适配器模式是把两个或者多个接口的功能进行转换匹配，重点在于解决接口不兼容的问题。而桥接模式是让接口和实现部分相分离，以便它们可以相对独立地变化。例如，在一个图形绘制系统中，适配器模式可能是把不同绘图类的接口统一成一个接口；而桥接模式是将绘图的抽象部分（如形状接口）和具体实现部分（如圆形、矩形的绘制实现）分离，使它们可以独立扩展。

（二）与装饰模式的区别

从某种意义上讲，适配器模式能模拟实现简单的装饰模式的功能，即为已有功能增添功能。比如在适配器中，可以在调用适配者的方法前后添加新的功能。但它们的目的和本质是不一样的。适配器模式适配过后通常是需要改变接口的，如果不改接口就没有必要适配了；而装饰模式是不改变接口的，无论多少层装饰都是一个接口。因此装饰模式可以很容易地支持递归组合，而适配器每次的接口不同，无法递归。

（三）与代理模式、抽象工厂模式的组合使用

适配器模式可以和代理模式组合使用。在实现适配器的时候，可以通过代理来调用适配者，这样可以获得更大的灵活性。例如，可以在代理中添加一些额外的逻辑，如权限检查、日志记录等，然后再调用适配者的方法。

在适配器实现的时候，通常需要得到被适配的对象。如果被适配的是一个接口，那么就可以结合一些可以创造对象实例的设计模式，来得到被适配的对象示例，比如抽象工厂模式、单例模式、工厂方法模式等。通过这些模式，可以更方便地获取适配者对象，提高代码的可维护性和扩展性。

八、总结

通过对适配器模式的全面学习，我们深入了解了它的定义、实现方式、优缺点、适用场景以及与相关模式的关系。适配器模式在编程中就像一个万能的“接口翻译官”，能够巧妙地解决接口不兼容的问题，让各种不同的类能够协同工作。在实际开发中，我们要根据具体的需求和场景，合理运用适配器模式，充分发挥它的优势，同时避免过度使用带来的问题。

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