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leetbook 深入浅出设计模式 第二章:结构型模式 Structural Patterns

96人浏览 / 0人评论 / | 作者:whisper  | 分类: 设计模式  | 标签: leetcode  | 

作者:whisper

链接:https://www.proprogrammar.com/article/1067

声明:请尊重原作者的劳动,如需转载请注明出处


适配器模式 Adapter

说到适配器,我们最熟悉的莫过于电源适配器了,也就是手机的充电头。它就是适配器模式的一个应用。

试想一下,你有一条连接电脑和手机的 USB 数据线,连接电脑的一端从电脑接口处接收 5V 的电压,连接手机的一端向手机输出 5V 的电压,并且他们工作良好。

中国的家用电压都是 220V,所以 USB 数据线不能直接拿来给手机充电,这时候我们有两种方案:

单独制作手机充电器,接收 220V 家用电压,输出 5V 电压。
添加一个适配器,将 220V 家庭电压转化为类似电脑接口的 5V 电压,再连接数据线给手机充电。

如果你使用过早期的手机,就会知道以前的手机厂商采用的就是第一种方案:早期的手机充电器都是单独制作的,充电头和充电线是连在一起的。现在的手机都采用了电源适配器加数据线的方案。这是生活中应用适配器模式的一个进步。

adapter3.png

适配器模式:将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口,使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能一起工作。

适配的意思是适应、匹配。通俗地讲,适配器模式适用于有相关性但不兼容的结构,源接口通过一个中间件转换后才可以适用于目标接口,这个转换过程就是适配,这个中间件就称之为适配器。

家用电源和 USB 数据线有相关性:家用电源输出电压,USB 数据线输入电压。但两个接口无法兼容,因为一个输出 220V,一个输入 5V,通过适配器将输出 220V 转换成输出 5V 之后才可以一起工作。

让我们用程序来模拟一下这个过程。

首先,家庭电源提供 220V 的电压:

class HomeBattery {
    int supply() {
        // 家用电源提供一个 220V 的输出电压
        return 220;
    }
}

USB 数据线只接收 5V 的充电电压:

class USBLine {
    void charge(int volt) {
        // 如果电压不是 5V,抛出异常
        if (volt != 5) throw new IllegalArgumentException("只能接收 5V 电压");
        // 如果电压是 5V,正常充电
        System.out.println("正常充电");
    }
}

先来看看适配之前,用户如果直接用家庭电源给手机充电:

public class User {
    @Test
    public void chargeForPhone() {
        HomeBattery homeBattery = new HomeBattery();
        int homeVolt = homeBattery.supply();
        System.out.println("家庭电源提供的电压是 " + homeVolt + "V");
    USBLine usbLine = new USBLine();
    usbLine.charge(homeVolt);
}

}

运行程序,输出如下:

家庭电源提供的电压是 220V

java.lang.IllegalArgumentException: 只能接收 5V 电压

这时,我们加入电源适配器:

class Adapter {
    int convert(int homeVolt) {
        // 适配过程:使用电阻、电容等器件将其降低为输出 5V
        int chargeVolt = homeVolt - 215;
        return chargeVolt;
    }
}

然后,用户再使用适配器将家庭电源提供的电压转换为充电电压:

public class User {
    @Test
    public void chargeForPhone() {
        HomeBattery homeBattery = new HomeBattery();
        int homeVolt = homeBattery.supply();
        System.out.println("家庭电源提供的电压是 " + homeVolt + "V");
    Adapter adapter = new Adapter();
    int chargeVolt = adapter.convert(homeVolt);
    System.out.println("使用适配器将家庭电压转换成了 " + chargeVolt + "V");

    USBLine usbLine = new USBLine();
    usbLine.charge(chargeVolt);
}

}

运行程序,输出如下:

家庭电源提供的电压是 220V
使用适配器将家庭电压转换成了 5V
正常充电

这就是适配器模式。在我们日常的开发中经常会使用到各种各样的 Adapter,都属于适配器模式的应用。

但适配器模式并不推荐多用。因为未雨绸缪好过亡羊补牢,如果事先能预防接口不同的问题,不匹配问题就不会发生,只有遇到源接口无法改变时,才应该考虑使用适配器。比如现代的电源插口中很多已经增加了专门的 USB 充电接口,让我们不需要再使用适配器转换接口,这又是社会的一个进步。

补充:

收到不少读者的反馈,认为文中的这个例子举得过于简单。但实际上这个例子已经反映出了适配器模式的基本概念了。适配器模式的作用类似下图:

adapter4.png

adapter5.png

adapter6.png

在本例中,适配前的 A 表示 220V,适配后的 B 表示 5V,C 就是适配过程,本例中的适配过程是使用电阻、电容等器件将其降低为输出 5V。适配器的核心思想就是使用适配器包装适配过程,这个适配器通常被命名为 Adapter 或者 Wrapper。

只不过通常我们见到的适配器模式是基于接口的适配。那么我们不妨看一个接口适配的例子。

设想我们已经有了一个 Task 类,实现了 Callable 接口:

public class Task implements Callable<Integer> {
@Override
public Integer call() throws Exception {
    System.out.println(&quot;I'm called.&quot;);
    return null;
}

}

这时我们需要这个 Task 类在一个子线程中执行:

public class Client {
    @Test
    public void call() throws InterruptedException {
        Callable<Integer> callable = new Task();
        // 这一行无法编译通过
        Thread thread = new Thread(callable);
        thread.start();
        // 等待 1s 保证 thread 执行完成
        Thread.sleep(1000);
    }
}

但我们会发现,Thread thread = new Thread(callable); 这一行是无法编译通过的,因为 Thread 中需要接收的参数类型是 Runnable。

在业务上来说,Runnable 的 run 方法和 Callable 的 call 方法意义是一样的,这里的问题是接口不一致。所以我们可以通过接口适配器将接口转换成一致的。

public class RunnableAdapter implements Runnable {
private final Callable&lt;?&gt; callable;

public RunnableAdapter(Callable&lt;?&gt; callable) {
    this.callable = callable;
}

@Override
public void run() {
    try {
        callable.call();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

}

可以看到,在 RunnableAdapter 中,我们包装了原始的 Callable 接口,并实现了新的 Runnable 接口。在 Runnable 接口的 run 方法中,调用 Callable 接口的 call 方法。实现同样的业务功能。

在客户端中使用 RunnableAdapter 类:

public class Client {
    @Test
    public void call() throws InterruptedException {
        Callable<Integer> callable = new Task();
        Thread thread = new Thread(new RunnableAdapter(callable));
        thread.start();
        // 等待 1s 保证 thread 执行完成
        Thread.sleep(1000);
    }
}

运行程序,输出如下:

I'm called.

可以看到,通过添加适配器,使得原本不兼容的两个接口能够正常工作了。适配器在其中的职责是包装了原有的接口,这样的适配器称为接口适配器。类似地,包装一个对象的适配器被称之为对象适配器。

适配器模式的核心思想是添加一个中间件,包装原有的接口或对象,将其转换为另一个接口或对象,以适应新的业务场景。适配器模式和后文介绍的装饰者模式、代理模式同属于包装模式。与其他两种包装模式不同的是,适配器模式重在转换,不改变原有的功能。而装饰者模式会在包装的基础上增强或添加功能,代理模式用于加强对原有类的控制。

桥接模式 Bridge


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