设计模式之适配器模式详解(定义、优缺点、应用场景、实例类图）

适配器模式（Adapter Pattern）充当两个不兼容接口之间的桥梁，属于结构型设计模式。它通过一个中间件（适配器）将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，使原本不能一起工作的类能够协同工作。这种模式涉及到一个单一的类，该类负责加入独立的或不兼容的接口功能。举个真实的例子，读卡器是作为内存卡和笔记本之间的适配器。您将内存卡插入读卡器，再将读卡器插入笔记本，这样就可以通过笔记本来读取内存卡。

假设有一个音频播放器，它只能播放 MP3 文件。现在，我们需要播放 VLC 和 MP4 文件，可以通过创建一个适配器来实现：

1. 目标接口：定义一个可以播放多种格式文件的音频播放器接口。

2. 适配者类：现有的音频播放器，只能播放 MP3 文件。

3. 适配器类：创建一个新的类，实现目标接口，并在内部使用适配者类来播放 MP3 文件，同时添加对 VLC 和 MP4 文件的支持。

一、适配器模式的概述

适配器模式是一种软件设计模式，旨在解决不同接口之间的兼容性问题。

目的：

将一个类的接口转换为另一个接口，使得原本不兼容的类可以协同工作。

主要解决的问题：

在软件系统中，需要将现有的对象放入新环境，而新环境要求的接口与现有对象不匹配。

结构

适配器模式包含以下几个主要角色：

1. 目标接口（Target）：定义客户需要的接口。

2. 适配者类（Adaptee）：定义一个已经存在的接口，这个接口需要适配。

3. 适配器类（Adapter）：实现目标接口，并通过组合或继承的方式调用适配者类中的方法，从而实现目标接口。

使用场景

1. 需要使用现有类，但其接口不符合系统需求。

2. 希望创建一个可复用的类，与多个不相关的类（包括未来可能引入的类）一起工作，这些类可能没有统一的接口。

3. 通过接口转换，将一个类集成到另一个类系中。

实现方式：

继承或依赖：推荐使用依赖关系，而不是继承，以保持灵活性。

1. 关键代码

适配器通过继承或依赖现有对象，并实现所需的目标接口。

应用实例

1. 电压适配器：将 110V 电压转换为 220V，以适配不同国家的电器标准。

2. 接口转换：例如，将 Java JDK 1.1 的 Enumeration 接口转换为 1.2 的 Iterator 接口。

3. 跨平台运行：在Linux上运行Windows程序。

4. 数据库连接：Java 中的 JDBC 通过适配器模式与不同类型的数据库进行交互。

二、适配器模式的优缺点

优点

1. 促进了类之间的协同工作，即使它们没有直接的关联。

2. 提高了类的复用性。

3. 增加了类的透明度。

4. 提供了良好的灵活性。

缺点

1. 过度使用适配器可能导致系统结构混乱，难以理解和维护。

2. 在Java中，由于只能继承一个类，因此只能适配一个类，且目标类必须是抽象的。

三、适配器模式的使用建议

1. 适配器模式应谨慎使用，特别是在详细设计阶段，它更多地用于解决现有系统的问题。

2. 在考虑修改一个正常运行的系统接口时，适配器模式是一个合适的选择。

3. 通过这种方式，适配器模式可以清晰地表达其核心概念和应用，同时避免了不必要的复杂性。

四、适配器模式的实现

我们有一个 MediaPlayer 接口和一个实现了 MediaPlayer 接口的实体类 AudioPlayer。默认情况下，AudioPlayer 可以播放 mp3 格式的音频文件。

我们还有另一个接口 AdvancedMediaPlayer 和实现了 AdvancedMediaPlayer 接口的实体类。该类可以播放 vlc 和 mp4 格式的文件。

我们想要让 AudioPlayer 播放其他格式的音频文件。为了实现这个功能，我们需要创建一个实现了 MediaPlayer 接口的适配器类 MediaAdapter，并使用 AdvancedMediaPlayer 对象来播放所需的格式。

AudioPlayer 使用适配器类 MediaAdapter 传递所需的音频类型，不需要知道能播放所需格式音频的实际类。AdapterPatternDemo 类使用 AudioPlayer 类来播放各种格式。

1. 步骤 1：为媒体播放器和更高级的媒体播放器创建接口。

MediaPlayer.java

public interface MediaPlayer {
   public void play(String audioType, String fileName);
}

AdvancedMediaPlayer.java

public interface AdvancedMediaPlayer { 
   public void playVlc(String fileName);
   public void playMp4(String fileName);
}

1. 步骤 2：创建实现了 AdvancedMediaPlayer 接口的实体类。

VlcPlayer.java

public class VlcPlayer implements AdvancedMediaPlayer{
   @Override
   public void playVlc(String fileName) {
      System.out.println("Playing vlc file. Name: "+ fileName);      
   }
 
   @Override
   public void playMp4(String fileName) {
      //什么也不做
   }
}

Mp4Player.java

public class Mp4Player implements AdvancedMediaPlayer{
 
   @Override
   public void playVlc(String fileName) {
      //什么也不做
   }
 
   @Override
   public void playMp4(String fileName) {
      System.out.println("Playing mp4 file. Name: "+ fileName);      
   }
}

1. 步骤 3：创建实现了 MediaPlayer 接口的适配器类。

MediaAdapter.java

public class MediaAdapter implements MediaPlayer {
 
   AdvancedMediaPlayer advancedMusicPlayer;
 
   public MediaAdapter(String audioType){
      if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc") ){
         advancedMusicPlayer = new VlcPlayer();       
      } else if (audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
         advancedMusicPlayer = new Mp4Player();
      }  
   }
 
   @Override
   public void play(String audioType, String fileName) {
      if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc")){
         advancedMusicPlayer.playVlc(fileName);
      }else if(audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
         advancedMusicPlayer.playMp4(fileName);
      }
   }
}

1. 步骤 4：创建实现了 MediaPlayer 接口的实体类。

AudioPlayer.java

public class AudioPlayer implements MediaPlayer {
   MediaAdapter mediaAdapter; 
 
   @Override
   public void play(String audioType, String fileName) {    
 
      //播放 mp3 音乐文件的内置支持
      if(audioType.equalsIgnoreCase("mp3")){
         System.out.println("Playing mp3 file. Name: "+ fileName);         
      } 
      //mediaAdapter 提供了播放其他文件格式的支持
      else if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc") 
         || audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
         mediaAdapter = new MediaAdapter(audioType);
         mediaAdapter.play(audioType, fileName);
      }
      else{
         System.out.println("Invalid media. "+
            audioType + " format not supported");
      }
   }   
}

1. 步骤 5：使用 AudioPlayer 来播放不同类型的音频格式。

AdapterPatternDemo.java

public class AdapterPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
 
      audioPlayer.play("mp3", "beyond the horizon.mp3");
      audioPlayer.play("mp4", "alone.mp4");
      audioPlayer.play("vlc", "far far away.vlc");
      audioPlayer.play("avi", "mind me.avi");
   }
}

1. 步骤 6：执行程序，输出结果：

Playing mp3 file. Name: beyond the horizon.mp3
Playing mp4 file. Name: alone.mp4
Playing vlc file. Name: far far away.vlc
Invalid media. avi format not supported

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