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《JAVA 24種設計模式》——之適配器模式(結構型)

適配器模式把一個類的接口變換成客戶端所期待的另一種接口,從而使原本因接口不匹配而無法在一起工作的兩個類能夠在一起工作。適配器模式的用途  用電器做例子,筆記本電腦的插頭一般都是三相的,即除了陽極、陰極外,還有一個地極。而有些地方的電源插座卻只有兩極,沒有地極。

2020-06-16 05:13 / 0人閱讀過此篇文章  

適配器模式把一個類的接口變換成客戶端所期待的另一種接口,從而使原本因接口不匹配而無法在一起工作的兩個類能夠在一起工作。

適配器模式的用途

  用電器做例子,筆記本電腦的插頭一般都是三相的,即除了陽極、陰極外,還有一個地極。而有些地方的電源插座卻只有兩極,沒有地極。電源插座與筆記本電腦的電源插頭不匹配使得筆記本電腦無法使用。這時候一個三相到兩相的轉換器(適配器)就能解決此問題,而這正像是本模式所做的事情。

適配器模式的結構

  適配器模式有類的適配器模式對象的適配器模式兩種不同的形式。

類適配器模式

  類的適配器模式把適配的類的API轉換成為目標類的API。

  在上圖中可以看出,Adaptee類並沒有sampleOperation2()方法,而客戶端則期待這個方法。為使客戶端能夠使用Adaptee類,提供一個中間環節,即類Adapter,把Adaptee的API與Target類的API銜接起來。Adapter與Adaptee是繼承關係,這決定了這個適配器模式是類的:

  模式所涉及的角色有:

  ●  目標(Target)角色:這就是所期待得到的接口。注意:由於這裡討論的是類適配器模式,因此目標不可以是類。

  ●  源(Adapee)角色:現在需要適配的接口。

  ●  適配器(Adaper)角色:適配器類是本模式的核心。適配器把源接口轉換成目標接口。顯然,這一角色不可以是接口,而必須是具體類。

原始碼

public interface Target {
    /**
     * 這是源類Adaptee也有的方法
     */
    public void sampleOperation1(); 
    /**
     * 這是源類Adapteee沒有的方法
     */
    public void sampleOperation2(); 
}

  上面給出的是目標角色的原始碼,這個角色是以一個JAVA接口的形式實現的。可以看出,這個接口聲明了兩個方法:sampleOperation1()和sampleOperation2()。而源角色Adaptee是一個具體類,它有一個sampleOperation1()方法,但是沒有sampleOperation2()方法。

public class Adaptee {
    
    public void sampleOperation1(){}

}

  適配器角色Adapter擴展了Adaptee,同時又實現了目標(Target)接口。由於Adaptee沒有提供sampleOperation2()方法,而目標接口又要求這個方法,因此適配器角色Adapter實現了這個方法。

public class Adapter extends Adaptee implements Target {
    /**
     * 由於源類Adaptee沒有方法sampleOperation2()
     * 因此適配器補充上這個方法
     */
    @Override
    public void sampleOperation2() {
        //寫相關的代碼
    }

}

對象適配器模式

  與類的適配器模式一樣,對象的適配器模式把被適配的類的API轉換成為目標類的API,與類的適配器模式不同的是,對象的適配器模式不是使用繼承關係連接到Adaptee類,而是使用委派關係連接到Adaptee類。

  從上圖可以看出,Adaptee類並沒有sampleOperation2()方法,而客戶端則期待這個方法。為使客戶端能夠使用Adaptee類,需要提供一個包裝(Wrapper)類Adapter。這個包裝類包裝了一個Adaptee的實例,從而此包裝類能夠把Adaptee的API與Target類的API銜接起來。Adapter與Adaptee是委派關係,這決定了適配器模式是對象的。

原始碼

public interface Target {
    /**
     * 這是源類Adaptee也有的方法
     */
    public void sampleOperation1(); 
    /**
     * 這是源類Adapteee沒有的方法
     */
    public void sampleOperation2(); 
}
public class Adaptee {

    public void sampleOperation1(){}
    
}
public class Adapter {
    private Adaptee adaptee;
    
    public Adapter(Adaptee adaptee){
        this.adaptee = adaptee;
    }
    /**
     * 源類Adaptee有方法sampleOperation1
     * 因此適配器類直接委派即可
     */
    public void sampleOperation1(){
        this.adaptee.sampleOperation1();
    }
    /**
     * 源類Adaptee沒有方法sampleOperation2
     * 因此由適配器類需要補充此方法
     */
    public void sampleOperation2(){
        //寫相關的代碼
    }
}


類適配器和對象適配器的權衡

  ●  類適配器使用對象繼承的方式,是靜態的定義方式;而對象適配器使用對象組合的方式,是動態組合的方式。

  ●  對於類適配器,由於適配器直接繼承了Adaptee,使得適配器不能和Adaptee的子類一起工作,因為繼承是靜態的關係,當適配器繼承了Adaptee後,就不可能再去處理 Adaptee的子類了。

     對於對象適配器,一個適配器可以把多種不同的源適配到同一個目標。換言之,同一個適配器可以把源類和它的子類都適配到目標接口。因為對象適配器採用的是對象組合的關係,只要對象類型正確,是不是子類都無所謂。

  ●  對於類適配器,適配器可以重定義Adaptee的部分行為,相當於子類覆蓋父類的部分實現方法。

     對於對象適配器,要重定義Adaptee的行為比較困難,這種情況下,需要定義Adaptee的子類來實現重定義,然後讓適配器組合子類。雖然重定義Adaptee的行為比較困難,但是想要增加一些新的行為則方便的很,而且新增加的行為可同時適用於所有的源。

  ●  對於類適配器,僅僅引入了一個對象,並不需要額外的引用來間接得到Adaptee。

     對於對象適配器,需要額外的引用來間接得到Adaptee。

  建議儘量使用對象適配器的實現方式,多用合成/聚合、少用繼承。當然,具體問題具體分析,根據需要來選用實現方式,最適合的才是最好的。

適配器模式的優點

  •   更好的復用性

  系統需要使用現有的類,而此類的接口不符合系統的需要。那麼通過適配器模式就可以讓這些功能得到更好的復用。

  •   更好的擴展性

  在實現適配器功能的時候,可以調用自己開發的功能,從而自然地擴展系統的功能。

適配器模式的缺點

  過多的使用適配器,會讓系統非常零亂,不易整體進行把握。比如,明明看到調用的是A接口,其實內部被適配成了B接口的實現,一個系統如果太多出現這種情況,無異於一場災難。因此如果不是很有必要,可以不使用適配器,而是直接對系統進行重構。

預設適配模式

  預設適配(Default Adapter)模式為一個接口提供預設實現,這樣子類型可以從這個預設實現進行擴展,而不必從原有接口進行擴展。作為適配器模式的一個特例,預設是適配模式在JAVA語言中有著特殊的應用。

魯智深的故事

  和尚要做什麼呢?吃齋、念經、打坐、撞鐘、習武等。如果設計一個和尚接口,給出所有的和尚都需要實現的方法,那麼這個接口應當如下:

public interface 和尚 {
    public void 吃齋();
    public void 念經();
    public void 打坐();
    public void 撞鐘();
    public void 習武();
    public String getName();
}

  顯然,所有的和尚類都應當實現接口所定義的全部方法,不然就根本通不過JAVA語言編輯器。像下面的魯智深類就不行。

public class 魯智深 implements 和尚{
    public void 習武(){
        拳打鎮關西;
        大鬧五台山;
        大鬧桃花村;
        火燒瓦官寺;
        倒拔垂楊柳;
    }
    public String getName(){
        return "魯智深";
    }
}

  由於魯智深只實現了getName()和習武()方法,而沒有實現任何其他的方法。因此,它根本就通不過Java語言編譯器。魯智深類只有實現和尚接口的所有的方法才可以通過Java語言編譯器,但是這樣一來魯智深就不再是魯智深了。以史為鑑,可以知天下。研究一下幾百年前魯智深是怎麼剃度成和尚的,會對Java編程有很大的啟發。不錯,當初魯達剃度,眾僧說:「此人形容醜惡、相貌凶頑,不可剃度他",但是長老卻說:」此人上應天星、心地剛直。雖然時下凶頑,命中駁雜,久後卻得清凈。證果非凡,汝等皆不及他。」

  原來如此!看來只要這裡也應上一個天星的話,問題就解決了!使用面向對象的語言來說,「應」者,實現也;「天星」者,抽象類也。

public abstract class 天星 implements 和尚 {
    public void 吃齋(){}
    public void 念經(){}
    public void 打坐(){}
    public void 撞鐘(){}
    public void 習武(){}
    public String getName(){
        return null;
    }
}

  魯智深類繼承抽象類「天星」

public class 魯智深 extends 和尚{
    public void 習武(){
        拳打鎮關西;
        大鬧五台山;
        大鬧桃花村;
        火燒瓦官寺;
        倒拔垂楊柳;
    }
    public String getName(){
        return "魯智深";
    }
}

  這個抽象的天星類便是一個適配器類,魯智深實際上藉助於適配器模式達到了剃度的目的。此適配器類實現了和尚接口所要求的所有方法。但是與通常的適配器模式不同的是,此適配器類給出的所有的方法的實現都是「平庸」的。這種「平庸化」的適配器模式稱作預設適配模式。

  在很多情況下,必須讓一個具體類實現某一個接口,但是這個類又用不到接口所規定的所有的方法。通常的處理方法是,這個具體類要實現所有的方法,那些有用的方法要有實現,那些沒有用的方法也要有空的、平庸的實現。

  這些空的方法是一種浪費,有時也是一種混亂。除非看過這些空方法的代碼,程式設計師可能會以為這些方法不是空的。即便他知道其中有一些方法是空的,也不一定知道哪些方法是空的,哪些方法不是空的,除非看過這些方法的原始碼或是文檔。

  預設適配模式可以很好的處理這一情況。可以設計一個抽象的適配器類實現接口,此抽象類要給接口所要求的每一種方法都提供一個空的方法。就像幫助了魯智深的「上應天星」一樣,此抽象類可以使它的具體子類免於被迫實現空的方法。

預設適配模式的結構

  預設適配模式是一種「平庸」化的適配器模式。

  

public interface AbstractService {
    public void serviceOperation1();
    public int serviceOperation2();
    public String serviceOperation3();
}
public class ServiceAdapter implements AbstractService{

    @Override
    public void serviceOperation1() {
    }

    @Override
    public int serviceOperation2() {
        return 0;
    }

    @Override
    public String serviceOperation3() {
        return null;
    }

}

總結:

  可以看到,接口AbstractService要求定義三個方法,分別是serviceOperation1()、serviceOperation2()、serviceOperation3();而抽象適配器類ServiceAdapter則為這三種方法都提供了平庸的實現。因此,任何繼承自抽象類ServiceAdapter的具體類都可以選擇它所需要的方法實現,而不必理會其他的不需要的方法。

  適配器模式的用意是要改變源的接口,以便於目標接口相容。預設適配的用意稍有不同,它是為了方便建立一個不平庸的適配器類而提供的一種平庸實現。

  在任何時候,如果不準備實現一個接口的所有方法時,就可以使用「預設適配模式」製造一個抽象類,給出所有方法的平庸的具體實現。這樣,從這個抽象類再繼承下去的子類就不必實現所有的方法了。





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