设计模式精讲 Day 6：适配器模式（Adapter Pattern）

【设计模式精讲 Day 6】适配器模式（Adapter Pattern）

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文章内容

在“设计模式精讲”系列的第6天，我们将深入讲解适配器模式（Adapter Pattern）。作为结构型设计模式之一，适配器模式的核心思想是将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，使得原本不兼容的类可以协同工作。

适配器模式广泛应用于系统集成、遗留系统改造、第三方库对接等场景中，尤其在需要兼容不同接口或协议时非常实用。通过本文的学习，你将掌握适配器模式的基本原理、实现方式、适用场景，并了解它在 Java 标准库和实际项目中的应用。

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模式定义

适配器模式是一种结构型设计模式，它通过封装一个已有对象，使其接口与目标接口兼容，从而允许不兼容的类之间进行协作。

其核心思想是：通过中间层（适配器）将现有类的接口转换为客户端所期望的接口。适配器可以是类适配器（继承方式）或对象适配器（组合方式），具体选择取决于设计需求。

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模式结构

适配器模式的 UML 类图包含以下几个关键角色：

• Target（目标接口）：客户端使用的接口。
• Adaptee（被适配者）：已有接口，与目标接口不兼容。
• Adapter（适配器）：实现目标接口，并包装 Adaptee 实例，使两者兼容。

文字描述如下：

1. Target 是客户端期望使用的接口，通常是一个抽象类或接口。
2. Adaptee 是已有的类，其接口与 Target 不兼容。
3. Adapter 是适配器类，它实现了 Target 接口，并内部持有 Adaptee 的引用，通过调用 Adaptee 的方法来满足 Target 的需求。

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适用场景

场景	描述
接口不兼容	当两个类的接口不一致，但希望它们能够协作时。
系统集成	在整合多个子系统或第三方服务时，适配器可以统一接口。
遗留系统改造	将旧系统接口适配为新系统所需格式，避免大规模重构。
多种数据源支持	例如数据库适配器、文件适配器等，统一访问不同数据源。

例如，在开发支付系统时，可能需要适配支付宝、微信、银联等多个支付平台的接口，适配器模式可以统一这些接口，简化客户端代码。

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实现方式

下面是一个完整的 Java 示例，展示适配器模式的两种实现方式：类适配器和对象适配器。

1. 定义目标接口（Target）

// 目标接口：客户端期望的接口
public interface MediaPlayer {
    void play(String audioType, String fileName);
}

2. 定义被适配者（Adaptee）

// 被适配者：已有接口，与目标接口不兼容
public class AdvancedMediaPlayer {
    public void playVlc(String fileName) {
        System.out.println("播放 VLC 文件: " + fileName);
    }

    public void playMp4(String fileName) {
        System.out.println("播放 MP4 文件: " + fileName);
    }
}

3. 实现适配器（Adapter）

类适配器（继承方式）

// 类适配器：继承 Adaptee 并实现 Target 接口
public class VlcPlayerAdapter extends AdvancedMediaPlayer implements MediaPlayer {
    @Override
    public void play(String audioType, String fileName) {
        if ("vlc".equalsIgnoreCase(audioType)) {
            playVlc(fileName);
        } else {
            System.out.println("不支持的音频格式: " + audioType);
        }
    }
}

对象适配器（组合方式）

// 对象适配器：组合 Adaptee 并实现 Target 接口
public class Mp4PlayerAdapter implements MediaPlayer {
    private AdvancedMediaPlayer mediaPlayer;

    public Mp4PlayerAdapter() {
        this.mediaPlayer = new AdvancedMediaPlayer();
    }

    @Override
    public void play(String audioType, String fileName) {
        if ("mp4".equalsIgnoreCase(audioType)) {
            mediaPlayer.playMp4(fileName);
        } else {
            System.out.println("不支持的音频格式: " + audioType);
        }
    }
}

4. 客户端使用示例

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用类适配器
        MediaPlayer vlcPlayer = new VlcPlayerAdapter();
        vlcPlayer.play("vlc", "movie.vlc");

        // 使用对象适配器
        MediaPlayer mp4Player = new Mp4PlayerAdapter();
        mp4Player.play("mp4", "video.mp4");
    }
}

输出结果：

播放 VLC 文件: movie.vlc
播放 MP4 文件: video.mp4

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工作原理

适配器模式的核心机制是接口转换，即通过适配器将原有类的接口“翻译”为目标接口。其底层逻辑如下：

1. 客户端调用目标接口的方法。
2. 适配器接收到请求后，将其转发给被适配者的相应方法。
3. 被适配者执行操作并返回结果。
4. 适配器将结果返回给客户端。

这种机制使得客户端无需关心被适配者的具体实现，只需关注目标接口即可。

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优缺点分析

优点	缺点
提高系统的兼容性，解决接口不匹配问题	增加了系统复杂度，需额外编写适配器类
降低模块之间的耦合度	过度使用适配器可能导致代码臃肿
支持多种接口转换，提高扩展性	无法处理所有类型接口的转换，需按需实现

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案例分析：支付系统适配器

假设我们正在开发一个电商平台，需要集成多个支付平台（如支付宝、微信、银联）。每个平台的接口都不同，直接调用会增加耦合度，维护成本高。

问题：

• 各个支付平台的接口不一致。
• 客户端代码需要针对不同平台写不同的调用逻辑。

解决方案：

• 创建统一的 Payment 接口。
• 为每个支付平台实现适配器类，将各自的接口适配为 Payment 接口。
• 客户端只需调用 Payment 接口，无需关心具体实现。

代码示例：

// 统一支付接口
public interface Payment {
    boolean pay(double amount);
}

// 支付宝适配器
public class AlipayAdapter implements Payment {
    private Alipay alipay;

    public AlipayAdapter() {
        this.alipay = new Alipay();
    }

    @Override
    public boolean pay(double amount) {
        return alipay.processPayment(amount);
    }
}

// 微信支付适配器
public class WeChatPayAdapter implements Payment {
    private WeChatPay weChatPay;

    public WeChatPayAdapter() {
        this.weChatPay = new WeChatPay();
    }

    @Override
    public boolean pay(double amount) {
        return weChatPay.transfer(amount);
    }
}

客户端使用：

public class PaymentClient {
    public static void main(String[] args) {
        Payment alipay = new AlipayAdapter();
        alipay.pay(100.0);

        Payment wechat = new WeChatPayAdapter();
        wechat.pay(50.0);
    }
}

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与其他模式的关系

模式	关系说明
代理模式	两者都涉及对对象的封装，但代理模式用于控制访问，而适配器模式用于接口转换。
装饰器模式	装饰器模式用于动态添加功能，而适配器模式用于接口兼容。
桥接模式	桥接模式分离抽象与实现，而适配器模式用于接口适配，二者目的不同。

适配器模式常与工厂模式结合使用，用于统一创建不同类型的适配器对象，提升系统灵活性。

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总结

适配器模式是一种强大的结构型设计模式，通过接口转换解决了系统间兼容性问题。它在系统集成、遗留系统改造、第三方库对接等场景中具有广泛应用价值。

在本篇文章中，我们详细介绍了适配器模式的定义、结构、实现方式、工作原理、优缺点以及实际应用场景。通过 Java 代码示例，我们展示了如何使用类适配器和对象适配器来实现接口转换，并结合支付系统案例说明其在实际项目中的作用。

下一节我们将进入“设计模式精讲”的第7天，讲解桥接模式（Bridge Pattern），它是结构型设计模式中的一种，用于解耦抽象与实现，提升系统的可扩展性。

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文章标签

design-patterns, java, software-engineering, oop, object-oriented-programming, adapter-pattern, design-pattern-day6

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文章简述

在“设计模式精讲”系列的第6天，我们深入讲解了适配器模式（Adapter Pattern），这是一种结构型设计模式，旨在解决接口不兼容的问题。文章从理论到实践全面解析了该模式的定义、结构、适用场景、实现方式，并结合真实项目案例说明其应用价值。我们通过完整的 Java 代码示例展示了类适配器和对象适配器的实现方式，并讨论了其在支付系统等实际场景中的应用。此外，还分析了适配器模式与其他设计模式的关系，以及其优缺点。通过本文的学习，读者将掌握如何在实际项目中高效地使用适配器模式，提升系统的兼容性和可维护性。

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进一步学习资料

1. Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software
2. Java Design Patterns - A Hands-On Guide with Examples
3. Refactoring Guru - Adapter Pattern
4. Java 中的适配器模式详解
5. Java Design Patterns: Adapter Pattern in Practice

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核心设计思想回顾

• 适配器模式通过接口转换解决系统间的兼容性问题。
• 具有类适配器和对象适配器两种实现方式，可根据需求选择。
• 在实际项目中，常用于系统集成、遗留系统改造、多支付平台对接等场景。
• 与代理模式、装饰器模式、桥接模式等有密切关系，可结合使用提升系统灵活性。
• 适用于接口不一致、需要兼容多个系统或服务的场景。

在实际开发中，合理使用适配器模式可以显著提升系统的可维护性和扩展性，特别是在面对复杂系统集成时。