适配器模式

当两位国家元首使用不同语言会面时，通常会有一位语言翻译坐在中间，将对话内容进行实时翻译，从而实现沟通。适配器模式与此类似：它位于两个原本无法协同工作的不兼容类之间，使它们能够共同工作。另一个例子是，从美国购买的电子产品在印度使用时，由于两国提供给用户的电源电压不同，需要一个物理适配器来升压或降压以匹配设备需求。软件中的适配器模式正是基于这一思想。

正式定义中，适配器模式指的是 通过将一个类的接口转换为客户所期望的另一个接口，使得原本因接口不兼容而不能一起工作的类可以协同工作。

该类图包含以下实体：

• 目标接口（Target）
• 客户端（Client）
• 被适配者（Adaptee）
• 适配器（Adapter）

我们继续以飞机为例。你的软件原本只处理喷气式飞机，但现在突然需要支持本地的一家热气球公司。完全重写软件并不可行。更复杂的是，热气球公司已经提供了表示热气球的类，但这些类与你用于表示现代飞机的 IAircraft 接口不兼容。我们将使用适配器模式，让热气球类能够与现有的飞机基础设施协同工作。先来看一下热气球类的定义：

1public class HotAirBalloon {
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3    String gasUsed = "Helium";
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5    void fly(String gasUsed) {
6        // 根据燃料类型执行起飞流程
7        // 后续还有更多代码  
8    }
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10    // 返回热气球飞行所用的气体
11    String inflateWithGas() {
12        return gasUsed;
13    }
14}

不幸的是，HotAirBalloon 类的 fly 方法带有参数，无法直接与 IAircraft 接口配合使用。我们需要一个适配器，使 HotAirBalloon 能够适配 IAircraft 接口。按照设计模式的说法，这个适配器应当实现客户端所依赖的接口，也就是 IAircraft 接口。

1public interface IAircraft {
2    void fly();
3}

适配器的具体实现如下：

1public class Adapter implements IAircraft {
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3    HotAirBalloon hotAirBalloon;
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5    public Adapter(HotAirBalloon hotAirBalloon) {
6        this.hotAirBalloon = hotAirBalloon;
7    }
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9    @Override
10    public void fly() {
11        String fuelUsed = hotAirBalloon.inflateWithGas();
12        hotAirBalloon.fly(fuelUsed);
13    }
14}

关于适配器需要注意的关键点包括：

• 适配器通过组合方式持有被适配对象（即本例中的 HotAirBalloon 对象）。

• 适配器实现了客户端所熟知并使用的接口，在本例中就是 IAircraft 接口。

现在来看客户端代码：

1    public void main() {
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3        HotAirBalloon hotAirBalloon = new HotAirBalloon();
4        Adapter hotAirBalloonAdapter = new Adapter(hotAirBalloon);
5        
6        hotAirBalloonAdapter.fly();
7    }

注意，客户端操作的是实现了 IAircraft 接口的对象。它对 HotAirBalloon 类一无所知，所有底层细节都被适配器屏蔽了。现在，客户端可以让热气球“起飞”，即使其 fly() 方法与 IAircraft 接口规定的签名不一致。

刚才讨论的热气球示例实际上就是一个对象适配器的例子。我们通过将适配器与被适配对象进行组合，使原本不兼容的类得以协作。在 Java 中，由于语言本身不支持多重继承，因此通常只能采用对象适配器的方式。

使用对象组合来进行适配带来了组合的一般优势：设计更加灵活，适配器不仅可以替代被适配者，还能替代其任何子类对象。

与对象适配器相对的概念是类适配器。类适配器通过多重继承实现，即适配器同时继承客户端所使用的接口和被适配者的类。这种方式通过继承而非组合来完成适配。但由于 Java 不支持多重继承，这种形式在 Java 中无法直接实现。

通过继承实现适配的一个优点是，可以在适配器中重写行为或添加新的功能。

• 如果有两个应用程序，一个输出 XML 数据，另一个只接受 JSON 输入，那么就需要一个适配器来连接二者，使其无缝协作。

• Enumeration 是 Java 早期的一个只读接口，仅包含 hasMoreElements 和 nextElement 两个方法。后来 Sun 公司推出集合框架时引入了 Iterator 接口，支持元素删除操作。为了兼容旧代码，可以创建一个适配器类在两者之间转换；由于 Enumeration 是只读的，当尝试删除元素时，适配器可抛出运行时异常。

• 在 Java API 中，java.io.InputStreamReader 和 java.io.OutputStreamWriter 就是适配器模式的典型例子。