适配器模式

Mr.LR2022年5月5日

设计模式

设计模式

大约 8 分钟

适配器模式

概述

基本介绍

适配器模式（Adapter Pattern）将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，主的目的是兼容性，让原本因接口不匹配不能一起工作的两个类可以协同工作。其别名为包装器（Wrapper）
适配器模式属于结构型模式
主要分为三类：类适配器模式、对象适配器模式、接口适配器模式

工作原理

适配器模式：将一个类的接口转换成另一种接口，让原本接口不兼容的类可以兼容
从用户的角度看不到被适配者，是解耦的
用户调用适配器转化出来的目标接口方法，适配器再调用被适配者的相关接口方法
用户收到反馈结果，感觉只是和目标接口交互，如图

类适配器模式

案例

基本介绍：Adapter 类，通过继承 src 类，实现 dst 类接口，完成 src -> dst 的适配

以生活中充电器的例子来讲解适配器，充电器本身相当于 Adapter，220V 交流电相当于 src（即被适配者），我们的 dst（即目标）是 5V 直流电

uml类图

核心代码

// 使用适配器方法
public class Phone {
    public void charing(IVoltage5V iVoltage5V) {
        if (iVoltage5V.output5V() == 5) {
            System.out.println("电压=5伏，正在充电~");
        } else {
            System.out.println("电压!=5伏，无法充电~");
        }
    }
}

// 适配接口
public interface IVoltage5V {
    Integer output5V();
}

// 被适配的类
public class Voltage220V {
    public Integer output220V() {
        int src = 220;
        System.out.println("电压=" + src + "伏");
        return src;
    }
}

// 适配器
public class VoltageAdapter extends Voltage220V implements IVoltage5V {
    @Override
    public Integer output5V() {
        int src = output220V();
        int dst = src / 44;
        System.out.println("电压=" + dst + "伏");
        return dst;
    }
}

//客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();
        phone.charing(new VoltageAdapter());
    }
}

小结

Java 是单继承机制，所以类适配器需要继承 src 类这一点算是一个缺点，因为这要求 dst 必须是接口，有一定局限性
src 类的方法在 Adapter 中都会暴露出来，也增加了使用的成本
由于其继承了 src 类，所以它可以根据需求重写 src 类的方法，使得 Adapter 的灵活性增强了

对象适配器模式

基本思路和类的适配器模式相同，只是将 Adapter 类作修改，不是继承 src 类，而是持有 src 类的实例，以解决兼容性的问题。即：持有 src 类，实现 dst 类接口，完成 src->dst 的适配
根据“合成复用原则”，在系统中尽量使用关联关系来替代继承关系
对象适配器模式是适配器模式常用的一种

uml类图

核心代码

修改Adapter类即可

// 适配器
public class VoltageAdapter  implements IVoltage5V {

    private Voltage220V voltage220V;
    public VoltageAdapter(Voltage220V voltage220V) {
        this.voltage220V = voltage220V;
    }
    @Override
    public Integer output5V() {
        int src = voltage220V.output220V();
        int dst = src / 44;
        System.out.println("电压=" + dst + "伏");
        return dst;
    }
}

//客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();
        phone.charing(new VoltageAdapter(new Voltage220V()));
    }
}

小结

1）对象适配器和类适配器其实算是同一种思想，只不过实现方式不同。根据合成复用原则，使用组合替代继承，所以它解决了类适配器必须继承 src 的局限性问题，也不再要求 dst 必须是接口
2）使用成本更低，更灵活

接口适配器模式

一些书籍称为：适配器模式或缺省适配器模式（Default Adapter Pattern）
当不需要全部实现接口提供的方法时，可先设计一个抽象类实现接口，并为该接口中每个方法提供一个默认实现（空方法），那么该抽象类的子类可有选择地覆盖父类的某些方法来实现需求
抽象类实现接口时可以重写接口里部分的方法或者不重写接口中的方法，但是抽象类的子类必须重写接口中没被抽象类实现的方法。
适用于一个接口不想使用其所有的方法的情况

uml类图

核心代码

public interface Interface4 {
    void operation1();

    void operation2();

    void operation3();

    void operation4();
}

public abstract class AbsAdapter implements Interface4 {
    @Override
    public void operation1() {
    }

    @Override
    public void operation2() {
    }

    @Override
    public void operation3() {
    }

    @Override
    public void operation4() {
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        AbsAdapter absAdapter = new AbsAdapter() {
            @Override
            public void operation1() {
                System.out.println("仅需要operation1方法");
            }
        };
        absAdapter.operation1();
    }
}

SpringMVC 框架源码分析

1）SpringMVC 中的 HandlerAdapter，就使用了适配器模式

2）SpringMVC 处理请求的流程回顾

首先用户发送请求——>DispatcherServlet，前端控制器收到请求后自己不进行处理，而是委托给其他的解析器进行处理，作为统一访问点，进行全局的流程控制；
DispatcherServlet——>HandlerMapping， HandlerMapping 将会把请求映射为 HandlerExecutionChain 对象（包含一个Handler 处理器（页面控制器）对象、多个HandlerInterceptor 拦截器）对象，通过这种策略模式，很容易添加新的映射策略；
DispatcherServlet——>HandlerAdapter，HandlerAdapter 将会把处理器包装为适配器，从而支持多种类型的处理器，即适配器设计模式的应用，从而很容易支持很多类型的处理器；
HandlerAdapter——>处理器功能处理方法的调用，HandlerAdapter 将会根据适配的结果调用真正的处理器的功能处理方法，完成功能处理；并返回一个ModelAndView 对象（包含模型数据、逻辑视图名）；
ModelAndView 的逻辑视图名——> ViewResolver，ViewResolver 将把逻辑视图名解析为具体的View，通过这种策略模式，很容易更换其他视图技术；
View——>渲染，View 会根据传进来的Model 模型数据进行渲染，此处的Model 实际是一个Map 数据结构，因此很容易支持其他视图技术；
返回控制权给DispatcherServlet，由DispatcherServlet 返回响应给用户，到此一个流程结束。

3）使用 HandlerAdapter 的原因分析

在 DispatcherServlet 中，有一个 doDispatch 方法，其中便使用到了 HandlerAdapter 适配器

通过 request 可以获得一个 Handler，再根据这个 Handler 获得不同的 HandlerAdapter 进行处理

HandlerAdapter 本质上是一个适配器接口，具体的适配器实现类有多种，其中有我们较为熟悉的 HttpRequestHandlerAdapter 和 RequestMappingHandlerAdapter

HandlerAdapter 的实现子类是的每一种 Controller 有一种对应的适配器实现类，每种 Controller 有不同的实现方式

言归正传，拿到 HandlerAdapter 适配器之后，便会调用其中的 handle 方法，此方法便是具体的适配器实现类需要实现的方法

可以看到处理器的类型不同，有多重实现方式，那么调用方式就不是确定的。如果需要直接调用 Controller 方法，需要调用的时候就得不断使用if-else来进行判断是哪一种子类然后执行。那么如果后面要扩展 Controller，就得修改原来的代码，这样违背了 OCP 原则

4）为了更深刻地理解其中运用的模式思想，我们自己动手写 SpringMVC，通过适配器设计模式获取到对应的 Controller 的源码

自己动手写 SpringMVC

uml类图

核心代码

public interface Controller {
}

public class SimpleController implements Controller {
    public void doSimplerHandler() {
        System.out.println("simple...");
    }
}

public class AnnotationController implements Controller {
    public void doAnnotationHandler() {
        System.out.println("annotation...");
    }
}

public class HttpController implements Controller {
    public void doHttpHandler() {
        System.out.println("http...");
    }
}

//定义一个Adapter接口
public interface HandlerAdapter {
    boolean supports(Object handler);

    void handle(Object handler);
}

public class HttpHandlerAdapter implements HandlerAdapter {
    @Override
    public void handle(Object handler) {
        ((HttpController) handler).doHttpHandler();
    }

    @Override
    public boolean supports(Object handler) {
        return (handler instanceof HttpController);
    }
}

public class AnnotationHandlerAdapter implements HandlerAdapter {
    @Override
    public void handle(Object handler) {
        ((AnnotationController) handler).doAnnotationHandler();
    }

    @Override
    public boolean supports(Object handler) {
        return (handler instanceof AnnotationController);
    }
}

public class SimpleHandlerAdapter implements HandlerAdapter {
    @Override
    public void handle(Object handler) {
        ((SimpleController) handler).doSimplerHandler();
    }

    @Override
    public boolean supports(Object handler) {
        return (handler instanceof SimpleController);
    }
}

public class DispatchServlet {
    public static List<HandlerAdapter> handlerAdapters = new ArrayList<>();

    public DispatchServlet() {
        handlerAdapters.add(new AnnotationHandlerAdapter());
        handlerAdapters.add(new HttpHandlerAdapter());
        handlerAdapters.add(new SimpleHandlerAdapter());
    }

    public void doDispatch() {
        // 此处模拟 SpringMVC 从 request 取 handler 的对象，适配器可以获取到希望的 Controller
        //HttpController controller = new HttpController();
        SimpleController controller = new SimpleController();
        //AnnotationController controller = new AnnotationController();
        // 得到对应适配器
        HandlerAdapter adapter = getHandler(controller);
        //通过适配器执行对应的controller对应方法
        adapter.handle(controller);
    }

    public HandlerAdapter getHandler(Controller controller) {
        //遍历：根据得到的controller（handler），返回对应适配器
        for (HandlerAdapter adapter : this.handlerAdapters) {
            if (adapter.supports(controller)) {
                return adapter;
            }
        }
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        new DispatchServlet().doDispatch();
    }
}

说明

Spring 定义了一个适配接口，使得每一种 Controller 有一种对应的适配器实现类
适配器代替 Controller 执行相应的方法
扩展 Controller 时，只需要增加一个适配器类就完成了 SpringMVC 的扩展了
这就是设计模式的力量

小结

三种命名方式，是根据 src 是以怎样的形式给到 Adapter（在Adapter里的形式）来命名的
三种适配器模式
- 类适配器：以类给到，在 Adapter 里将 src 作为一个类，继承
- 对象适配器：以对象给到，在Adapter 里将 src 作为一个对象，持有
- 接口适配器：以接口给到，在 Adapter 里将 src 作为一个接口，实现
Adapter 模式最大的作用还是将原本不兼容的接口融合在一起工作
实际开发中，实现起来不拘泥于我们讲解的三种经典形式

参考

https://www.bilibili.com/video/BV1G4411c7N4?p=60open in new window

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