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Java设计模式之适配器模式

2024-04-02 19:55

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本文通过老王使用纸质书籍阅读小王使用电子书籍的故事，详细说明设计模式中的结构型设计模式之适配器模式，分别对对象适配器和类适配器代码实现，最后为了加深理解，会列举适配器设计模式在JDK和Spring源码中的应用。

读者可以拉取完整代码到本地进行学习，实现代码均测试通过后上传到码云，本地源码下载。

一、引出问题

自从小王被老王赶出家门以后，老王过了几天舒心的日子，在家里的书架上买了许许多多的纸质书。

有一天，小王过够了野人生活回来了，小王也是一个喜欢读书的人，但是小王不喜欢纸质书，就要求老王将这些书换成电子版。

老王立马就不开心了，这是我不知道花费多少个日夜才设计好的书架，给你换成电子版的不仅要花费我大量的精力改变原有书架的结构，再想找我想看的书得有多难，而且老李来了想看纸质版怎么办，我还要再换回去吗？

小王随即想到了一种解决思路：这些书现在符合你的风格，应该设计一种模式，让这些书也能符合我的需求，让我们俩可以在一起读书，既不改变你的书架结构，又能扩展它的功能。

老王满意的点了点头，你说的不错，这实际上就是结构型设计模式中的适配器模式。

二、概念与使用

引用Gof中对适配器设计模式的概念：将一个类的接口转化成客户希望的另一个接口，由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。

很显然，在适配器设计模式中应该有三个角色。

目标类：Target，该角色把其他类转换为我们期望的接口，可以是一个抽象类或接口，也可以是具体类。
被适配者类（源）: Adaptee ，原有的接口，也是希望被适配的接口。
适配器： Adapter, 将被适配者和目标抽象类组合到一起的类。

在我们的实际案例中，老王的纸质书很明显应该是属于被适配者，小王的电子版就是目标类，适配器应该是能调用老王的纸质书，并使用一些相关的业务方法转化成电子版，比如调用老王书之前买一个扫描仪，在老王书调出来以后扫描书籍。

既然适配器中要调用老王的纸质书，调用它的方法应该是有两种实现方式。

一是直接继承老王，那样就可以直接调用老王的方法了。

二是在适配器中创建老王的对象，然后再调用老王的方法。

这其实对应了适配器的两种方式，根据适配器类与适配者类的关系不同，适配器模式可分为对象适配器和类适配器两种，在对象适配器模式中，适配器与适配者之间是关联关系；在类适配器模式中，适配器与适配者之间是继承（或实现）关系。

我们先看类适配器实现方式：

被适配者类：


public class AdapteePaperReading {

    public void readPaper(){
        System.out.println("这是老王读的纸质书...(被适配者方法)");
    }
}

目标对象：


public interface TargetOnlineReading {
    public void ReadOnline();
}

适配器：


public class Adapter extends AdapteePaperReading implements TargetOnlineReading{
    @Override
    public void ReadOnline() {

        System.out.println("买一个扫描仪...");
        readPaper();
        System.out.println("拿到纸质书扫描为电子书...");
    }
}

客户端：


public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Adapter adapter=new Adapter();
        adapter.ReadOnline();

    }
}

以上就实现类适配器，如果我们要实现对象适配器也很简单，目标对象和被适配者都不变，需要改变的是适配器代码


public class Adapter implements TargetOnlineReading {

    // 适配者是对象适配器的一个属性
    private AdapteePaperReading adaptee = new AdapteePaperReading();

    @Override
    public void ReadOnline() {

        System.out.println("买一个扫描仪...");
        adaptee.readPaper();
        System.out.println("拿到纸质书扫描为电子书...");
    }
}

这样老王和小王就能在一起读书了。但这种方式只能作为系统的一种补救措施，而不是在系统设计之初就考虑这种方式，如果老王有十个八个儿子都要求按照他们的习惯来，那系统就会相当的复杂，无异于一场灾难。而是应该考虑重做书架，将各种情况都考虑进去。

需要说明的是，类适配器之间的耦合度比后者高，且要求程序员了解现有组件库中的相关组件的内部结构，所以应用相对较少些。

三、应用

案例有一些生硬，为了加深对适配器设计模式的把握，我们介绍该模式在Jdk源码和Spring中的应用。

1、JDK应用

JDK使用适配器的典型例子是Java线程池FutureTask类。我们知道通过实现接口实现多线程一共有两种方式，Runnable接口和Callable接口。

FutrueTask类中有两个构造方法：

构造方法一：传入参数为Callable接口

// 这是FutureTask的构造方法一
public FutureTask(Callable<V> callable) {
    if (callable == null)
        throw new NullPointerException();
    this.callable = callable;
    this.state = NEW;     
}

构造方法二：传入的参数为Runnable接口

// 这是FutureTask的构造方法二
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
	// 调用Executors类中的callable方法进行转化
    this.callable = Executors.callable(runnable, result);
    this.state = NEW;   
}

在构造方法中实际上加传入的Runnable任务在内部统一被转换为Callable任务。

可以看到这里采用的是适配器模式，调用RunnableAdapter<T>(task, result)方法来适配，实现如下:

static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {
    final Runnable task;
    final T result;
    RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
        this.task = task;
        this.result = result;
    }
    public T call() {
        task.run();
        return result;
    }
}

这样无论是传入Runnalbe还是Callable都能适配任务，这个适配器很简单，就是简单的实现了Callable接口，在call()实现中调用Runnable.run()方法，然后把传入的result作为任务的结果返回。

通过这么一个简单案例可以加深对适配器模式的理解。

2、SpringAOP应用

我们知道在Spring的Aop中，使用的 Advice（通知）来增强被代理类的功能。

其中Advice的类型有：BeforeAdvice（在执行切点前的通知）、AfterReturningAdvice（在运行完切点完未返回之前）、ThrowsAdvice（在运行完切点时抛出异常进行的通知），AfterAdvice（执行完该切点后，进行的通知）、Around advice（包裹一个方法的执行）

在每个类型 Advice 都有对应的拦截器，MethodBeforeAdviceInterceptor、AfterReturningAdviceInterceptor、 ThrowsAdviceInterceptor

Spring需要将每个 Advice 都封装成对应的拦截器类型，返回给容器，这时候采用的就是适配器类型。

Advice 就相当于适配者，对应的拦截器类型就是目标类。

3、SpringMVC应用

Spring MVC中的适配器模式主要用于执行目标 Controller 中的请求处理方法。

在Spring MVC中，DispatcherServlet 作为用户，HandlerAdapter 作为期望接口，具体的适配器实现类用于对目标类进行适配，Controller 作为需要适配的类。

当Spring容器启动后，会将所有定义好的适配器对象存放在一个List集合中，当一个请求来临时，DispatcherServlet 会通过 handler 的类型找到对应适配器，并将该适配器对象返回给用户，然后就可以统一通过适配器的 hanle() 方法来调用 Controller 中的用于处理请求的方法。

通过适配器模式我们将所有的 controller 统一交给 HandlerAdapter 处理，免去了写大量的 if-else 语句对 Controller 进行判断，也更利于扩展新的 Controller 类型。

单纯的说苍白无力，我们手写实现SpringMVC的核心流程，完整代码已经上传到码云。