設計模式精講 Day 6：適配器模式（Adapter Pattern）

【設計模式精講 Day 6】適配器模式（Adapter Pattern）

文章內容

在“設計模式精講”系列的第6天，我們將深入講解適配器模式（Adapter Pattern）。作為結構型設計模式之一，適配器模式的核心思想是將一個類的接口轉換成客戶期望的另一個接口，使得原本不兼容的類可以協同工作。

適配器模式廣泛應用于系統集成、遺留系統改造、第三方庫對接等場景中，尤其在需要兼容不同接口或協議時非常實用。通過本文的學習，你將掌握適配器模式的基本原理、實現方式、適用場景，并了解它在 Java 標準庫和實際項目中的應用。

模式定義

適配器模式是一種結構型設計模式，它通過封裝一個已有對象，使其接口與目標接口兼容，從而允許不兼容的類之間進行協作。

其核心思想是：通過中間層（適配器）將現有類的接口轉換為客戶端所期望的接口。適配器可以是類適配器（繼承方式）或對象適配器（組合方式），具體選擇取決于設計需求。

模式結構

適配器模式的 UML 類圖包含以下幾個關鍵角色：

Target（目標接口）：客戶端使用的接口。
Adaptee（被適配者）：已有接口，與目標接口不兼容。
Adapter（適配器）：實現目標接口，并包裝 Adaptee 實例，使兩者兼容。

文字描述如下：

Target 是客戶端期望使用的接口，通常是一個抽象類或接口。
Adaptee 是已有的類，其接口與 Target 不兼容。
Adapter 是適配器類，它實現了 Target 接口，并內部持有 Adaptee 的引用，通過調用 Adaptee 的方法來滿足 Target 的需求。

適用場景

場景	描述
接口不兼容	當兩個類的接口不一致，但希望它們能夠協作時。
系統集成	在整合多個子系統或第三方服務時，適配器可以統一接口。
遺留系統改造	將舊系統接口適配為新系統所需格式，避免大規模重構。
多種數據源支持	例如數據庫適配器、文件適配器等，統一訪問不同數據源。

例如，在開發支付系統時，可能需要適配支付寶、微信、銀聯等多個支付平臺的接口，適配器模式可以統一這些接口，簡化客戶端代碼。

實現方式

下面是一個完整的 Java 示例，展示適配器模式的兩種實現方式：類適配器和對象適配器。

1. 定義目標接口（Target）

// 目標接口：客戶端期望的接口
public interface MediaPlayer {void play(String audioType, String fileName);
}

2. 定義被適配者（Adaptee）

// 被適配者：已有接口，與目標接口不兼容
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. 實現適配器（Adapter）

類適配器（繼承方式）

// 類適配器：繼承 Adaptee 并實現 Target 接口
public class VlcPlayerAdapter extends AdvancedMediaPlayer implements MediaPlayer {@Overridepublic void play(String audioType, String fileName) {if ("vlc".equalsIgnoreCase(audioType)) {playVlc(fileName);} else {System.out.println("不支持的音頻格式: " + audioType);}}
}

對象適配器（組合方式）

// 對象適配器：組合 Adaptee 并實現 Target 接口
public class Mp4PlayerAdapter implements MediaPlayer {private AdvancedMediaPlayer mediaPlayer;public Mp4PlayerAdapter() {this.mediaPlayer = new AdvancedMediaPlayer();}@Overridepublic void play(String audioType, String fileName) {if ("mp4".equalsIgnoreCase(audioType)) {mediaPlayer.playMp4(fileName);} else {System.out.println("不支持的音頻格式: " + audioType);}}
}

4. 客戶端使用示例

public class Client {public static void main(String[] args) {// 使用類適配器MediaPlayer vlcPlayer = new VlcPlayerAdapter();vlcPlayer.play("vlc", "movie.vlc");// 使用對象適配器MediaPlayer mp4Player = new Mp4PlayerAdapter();mp4Player.play("mp4", "video.mp4");}
}

輸出結果：

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

工作原理

適配器模式的核心機制是接口轉換，即通過適配器將原有類的接口“翻譯”為目標接口。其底層邏輯如下：

客戶端調用目標接口的方法。
適配器接收到請求后，將其轉發給被適配者的相應方法。
被適配者執行操作并返回結果。
適配器將結果返回給客戶端。

這種機制使得客戶端無需關心被適配者的具體實現，只需關注目標接口即可。

優缺點分析

優點	缺點
提高系統的兼容性，解決接口不匹配問題	增加了系統復雜度，需額外編寫適配器類
降低模塊之間的耦合度	過度使用適配器可能導致代碼臃腫
支持多種接口轉換，提高擴展性	無法處理所有類型接口的轉換，需按需實現

案例分析：支付系統適配器

假設我們正在開發一個電商平臺，需要集成多個支付平臺（如支付寶、微信、銀聯）。每個平臺的接口都不同，直接調用會增加耦合度，維護成本高。

問題：

各個支付平臺的接口不一致。
客戶端代碼需要針對不同平臺寫不同的調用邏輯。

解決方案：

創建統一的 Payment 接口。
為每個支付平臺實現適配器類，將各自的接口適配為 Payment 接口。
客戶端只需調用 Payment 接口，無需關心具體實現。

代碼示例：

// 統一支付接口
public interface Payment {boolean pay(double amount);
}// 支付寶適配器
public class AlipayAdapter implements Payment {private Alipay alipay;public AlipayAdapter() {this.alipay = new Alipay();}@Overridepublic boolean pay(double amount) {return alipay.processPayment(amount);}
}// 微信支付適配器
public class WeChatPayAdapter implements Payment {private WeChatPay weChatPay;public WeChatPayAdapter() {this.weChatPay = new WeChatPay();}@Overridepublic boolean pay(double amount) {return weChatPay.transfer(amount);}
}

客戶端使用：

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);}
}

與其他模式的關系

模式	關系說明
代理模式	兩者都涉及對對象的封裝，但代理模式用于控制訪問，而適配器模式用于接口轉換。
裝飾器模式	裝飾器模式用于動態添加功能，而適配器模式用于接口兼容。
橋接模式	橋接模式分離抽象與實現，而適配器模式用于接口適配，二者目的不同。

適配器模式常與工廠模式結合使用，用于統一創建不同類型的適配器對象，提升系統靈活性。

總結

適配器模式是一種強大的結構型設計模式，通過接口轉換解決了系統間兼容性問題。它在系統集成、遺留系統改造、第三方庫對接等場景中具有廣泛應用價值。

在本篇文章中，我們詳細介紹了適配器模式的定義、結構、實現方式、工作原理、優缺點以及實際應用場景。通過 Java 代碼示例，我們展示了如何使用類適配器和對象適配器來實現接口轉換，并結合支付系統案例說明其在實際項目中的作用。

下一節我們將進入“設計模式精講”的第7天，講解橋接模式（Bridge Pattern），它是結構型設計模式中的一種，用于解耦抽象與實現，提升系統的可擴展性。

文章標簽

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文章簡述

在“設計模式精講”系列的第6天，我們深入講解了適配器模式（Adapter Pattern），這是一種結構型設計模式，旨在解決接口不兼容的問題。文章從理論到實踐全面解析了該模式的定義、結構、適用場景、實現方式，并結合真實項目案例說明其應用價值。我們通過完整的 Java 代碼示例展示了類適配器和對象適配器的實現方式，并討論了其在支付系統等實際場景中的應用。此外，還分析了適配器模式與其他設計模式的關系，以及其優缺點。通過本文的學習，讀者將掌握如何在實際項目中高效地使用適配器模式，提升系統的兼容性和可維護性。