1. 什么是适配器模式
想象一下你从国外带回来一个欧标插头的电器，但家里的插座都是国标的，这时候你会怎么办？聪明的你肯定会去买一个转换插头。在编程世界里，适配器模式就是这个"转换插头"，它能让原本不兼容的接口愉快地合作。
适配器模式(Adapter Pattern)是一种结构型设计模式，它允许将不兼容的接口转换为客户端期望的另一个接口。就像现实中的适配器一样，它充当两个不兼容接口之间的桥梁，使它们能够协同工作而不需要修改各自的源代码。
在Java中，适配器模式特别常见于以下场景：
- 集成第三方库或组件时
- 重构旧系统但需要保持向后兼容
- 需要统一多个不同接口的行为
2. 适配器模式的实现方式
适配器模式主要有两种实现方式：类适配器和对象适配器。让我们用Java代码来具体看看这两种实现。
2.1 类适配器
类适配器使用继承来实现适配。假设我们有一个旧的温度计接口，返回的是华氏温度，但我们需要摄氏温度。
// 技术栈：Java 11
// 旧的温度计接口（华氏度）
interface FahrenheitThermometer {
double getFahrenheitTemperature();
}
// 新的温度计接口（摄氏度）
interface CelsiusThermometer {
double getCelsiusTemperature();
}
// 具体的华氏温度计实现
class OldThermometer implements FahrenheitThermometer {
@Override
public double getFahrenheitTemperature() {
return 98.6; // 正常人体温度(华氏)
}
}
// 类适配器：通过继承实现适配
class ThermometerAdapter extends OldThermometer implements CelsiusThermometer {
@Override
public double getCelsiusTemperature() {
// 将华氏度转换为摄氏度：(F - 32) × 5/9
return (getFahrenheitTemperature() - 32) * 5 / 9;
}
}
// 使用示例
public class ClassAdapterDemo {
public static void main(String[] args) {
CelsiusThermometer thermometer = new ThermometerAdapter();
System.out.println("当前温度: " + thermometer.getCelsiusTemperature() + "°C");
}
}
2.2 对象适配器
对象适配器使用组合而不是继承来实现适配。让我们用同样的温度计例子来演示：
// 技术栈：Java 11
// 对象适配器：通过组合实现适配
class ThermometerObjectAdapter implements CelsiusThermometer {
private FahrenheitThermometer fahrenheitThermometer;
public ThermometerObjectAdapter(FahrenheitThermometer fahrenheitThermometer) {
this.fahrenheitThermometer = fahrenheitThermometer;
}
@Override
public double getCelsiusTemperature() {
// 同样进行温度转换
return (fahrenheitThermometer.getFahrenheitTemperature() - 32) * 5 / 9;
}
}
// 使用示例
public class ObjectAdapterDemo {
public static void main(String[] args) {
FahrenheitThermometer oldThermometer = new OldThermometer();
CelsiusThermometer thermometer = new ThermometerObjectAdapter(oldThermometer);
System.out.println("当前温度: " + thermometer.getCelsiusTemperature() + "°C");
}
}
3. 适配器模式的实际应用示例
让我们看一个更实际的例子：假设我们需要集成一个第三方支付系统，但它的接口与我们系统的支付接口不兼容。
3.1 定义接口
// 技术栈：Java 11
// 我们系统的支付接口
interface OurPaymentSystem {
void pay(BigDecimal amount, String currency);
boolean verifyPayment(String transactionId);
}
// 第三方支付系统的接口
interface ThirdPartyPayment {
void makePayment(double amount);
String getTransactionStatus(String transactionId);
String getPaymentCurrency();
}
3.2 实现适配器
// 第三方支付系统的具体实现
class PayPalPayment implements ThirdPartyPayment {
private String transactionId;
@Override
public void makePayment(double amount) {
this.transactionId = "PAYPAL-" + UUID.randomUUID().toString();
System.out.println("PayPal处理支付: $" + amount);
}
@Override
public String getTransactionStatus(String transactionId) {
return "COMPLETED"; // 模拟总是成功
}
@Override
public String getPaymentCurrency() {
return "USD"; // PayPal只支持美元
}
}
// 支付适配器
class PaymentAdapter implements OurPaymentSystem {
private ThirdPartyPayment thirdPartyPayment;
public PaymentAdapter(ThirdPartyPayment thirdPartyPayment) {
this.thirdPartyPayment = thirdPartyPayment;
}
@Override
public void pay(BigDecimal amount, String currency) {
// 检查货币是否支持
if (!"USD".equals(currency)) {
throw new IllegalArgumentException("只支持USD支付");
}
// 转换金额类型并调用第三方支付
thirdPartyPayment.makePayment(amount.doubleValue());
}
@Override
public boolean verifyPayment(String transactionId) {
String status = thirdPartyPayment.getTransactionStatus(transactionId);
return "COMPLETED".equals(status);
}
}
3.3 使用适配器
public class PaymentDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建第三方支付实例
ThirdPartyPayment paypal = new PayPalPayment();
// 创建适配器
OurPaymentSystem paymentSystem = new PaymentAdapter(paypal);
// 使用我们的接口进行支付
paymentSystem.pay(new BigDecimal("100.00"), "USD");
// 验证支付
boolean verified = paymentSystem.verifyPayment("some-transaction-id");
System.out.println("支付验证结果: " + verified);
}
}
4. 适配器模式与关联技术
适配器模式经常与其他设计模式一起使用或比较。让我们看看它与一些关联技术的区别和联系。
4.1 适配器模式 vs 装饰器模式
虽然两者都使用组合，但目的不同：
- 适配器模式：改变接口以使其兼容
- 装饰器模式：在不改变接口的情况下添加功能
4.2 适配器模式 vs 外观模式
外观模式简化接口，而适配器模式转换接口：
- 适配器模式：将一个接口转换为另一个接口
- 外观模式：为复杂子系统提供一个简化接口
4.3 适配器模式与函数式接口
在Java 8+中，我们可以利用函数式接口和lambda表达式创建轻量级适配器：
// 技术栈：Java 11
// 旧接口
interface LegacyService {
String fetchData(int id);
}
// 新接口
interface ModernService {
Optional<String> retrieveData(String identifier);
}
public class FunctionalAdapterDemo {
public static void main(String[] args) {
LegacyService legacy = id -> "数据-" + id;
// 使用lambda表达式创建适配器
ModernService modern = identifier ->
Optional.ofNullable(legacy.fetchData(Integer.parseInt(identifier)));
Optional<String> result = modern.retrieveData("123");
result.ifPresent(System.out::println);
}
}
5. 适配器模式的应用场景
适配器模式在以下场景中特别有用：
集成第三方库：当你需要使用一个第三方库，但其接口与你的系统不兼容时。
遗留系统现代化：在重构旧系统时，保持新旧系统的兼容性。
接口标准化：当你有多个类实现相似功能但接口不同，需要统一接口时。
测试替身：在单元测试中，创建测试替身(Test Double)来模拟真实对象。
多平台支持：当需要为不同平台提供统一接口时。
6. 适配器模式的技术优缺点
6.1 优点
解耦客户端和被适配者：客户端只与目标接口交互，不知道适配器和被适配者的存在。
复用现有类：可以复用那些接口不兼容但功能合适的现有类。
灵活性：可以在不修改原有代码的情况下引入新的适配器。
符合开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。
6.2 缺点
过度使用会导致混乱：如果系统中适配器太多，会增加理解和维护的难度。
性能开销：额外的间接调用会带来轻微的性能开销。
可能掩盖设计问题：有时接口不匹配可能表明更深层次的设计问题，使用适配器可能会掩盖这些问题。
7. 使用适配器模式的注意事项
不要滥用：只有在真正需要接口转换时才使用适配器模式，不要用它来修补糟糕的设计。
保持适配器简单：适配器应该只负责接口转换，不应该包含业务逻辑。
考虑线程安全：如果适配器在多线程环境中使用，确保它是线程安全的。
文档化适配关系：清楚地记录为什么需要适配器以及它转换了什么。
考虑替代方案：有时候重构接口可能是更好的选择，特别是当你有权修改双方代码时。
8. 文章总结
适配器模式是Java开发者的瑞士军刀之一，特别是在集成不同系统或组件时。它就像是一个翻译官，让讲不同"语言"的接口能够相互理解、愉快合作。通过本文的示例，我们看到了适配器模式如何在实际项目中解决接口不兼容的问题。
记住，适配器模式不是万能的，它最适合用于当你无法或不应该修改现有代码的情况。在决定使用适配器模式之前，总是考虑是否有更简单的解决方案，比如直接修改接口（如果你有权限的话）。
最后，适配器模式的美妙之处在于它的简单性和实用性。它不需要复杂的框架或高级的语言特性，只需要一些面向对象设计的基本概念。掌握适配器模式，你将能够更灵活地处理现实世界中不可避免的接口不匹配问题。
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