设计模式 | 适配器模式及典型应用
前言
本文介紹適配器模式，源碼分析spring aop, jpa, mvc中的適配器模式
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適配器模式
適配器模式(Adapter Pattern)：將一個接口轉換成客戶希望的另一個接口，使接口不兼容的那些類可以一起工作，其別名為包裝器(Wrapper)。適配器模式既可以作為類結構型模式，也可以作為對象結構型模式。
在適配器模式中，我們通過增加一個新的適配器類來解決接口不兼容的問題，使得原本沒有任何關系的類可以協同工作。
根據適配器類與適配者類的關系不同，適配器模式可分為對象適配器和類適配器兩種，在對象適配器模式中，適配器與適配者之間是關聯關系；在類適配器模式中，適配器與適配者之間是繼承（或實現）關系。
角色
Target（目標抽象類）：目標抽象類定義客戶所需接口，可以是一個抽象類或接口，也可以是具體類。
Adapter（適配器類）：適配器可以調用另一個接口，作為一個轉換器，對Adaptee和Target進行適配，適配器類是適配器模式的核心，在對象適配器中，它通過繼承Target并關聯一個Adaptee對象使二者產生聯系。
Adaptee（適配者類）：適配者即被適配的角色，它定義了一個已經存在的接口，這個接口需要適配，適配者類一般是一個具體類，包含了客戶希望使用的業務方法，在某些情況下可能沒有適配者類的源代碼。
缺省適配器模式(Default Adapter Pattern)：當不需要實現一個接口所提供的所有方法時，可先設計一個抽象類實現該接口，并為接口中每個方法提供一個默認實現（空方法），那么該抽象類的子類可以選擇性地覆蓋父類的某些方法來實現需求，它適用于不想使用一個接口中的所有方法的情況，又稱為單接口適配器模式。缺省適配器模式是適配器模式的一種變體，其應用也較為廣泛。在JDK類庫的事件處理包java.awt.event中廣泛使用了缺省適配器模式，如WindowAdapter、KeyAdapter、MouseAdapter等。
示例
類適配器
首先有一個已存在的將被適配的類
public class Adaptee {public void adapteeRequest() {System.out.println("被適配者的方法");} } 復制代碼定義一個目標接口
public interface Target {void request(); } 復制代碼怎么才可以在目標接口中的 request() 調用 Adaptee 的 adapteeRequest() 方法呢？
如果直接實現 Target 是不行的
public class ConcreteTarget implements Target {@Overridepublic void request() {System.out.println("concreteTarget目標方法");} } 復制代碼如果通過一個適配器類，實現 Target 接口，同時繼承了 Adaptee 類，然后在實現的 request() 方法中調用父類的 adapteeRequest() 即可實現
public class Adapter extends Adaptee implements Target{@Overridepublic void request() {//...一些操作...super.adapteeRequest();//...一些操作...} } 復制代碼我們來測試一下
public class Test {public static void main(String[] args) {Target target = new ConcreteTarget();target.request();Target adapterTarget = new Adapter();adapterTarget.request();} } 復制代碼輸出
concreteTarget目標方法 被適配者的方法 復制代碼這樣我們即可在新接口 Target 中適配舊的接口或類
對象適配器
對象適配器與類適配器不同之處在于，類適配器通過繼承來完成適配，對象適配器則是通過關聯來完成，這里稍微修改一下 Adapter 類即可將轉變為對象適配器
public class Adapter implements Target{// 適配者是對象適配器的一個屬性private Adaptee adaptee = new Adaptee();@Overridepublic void request() {//...adaptee.adapteeRequest();//...} } 復制代碼注意這里的 Adapter 是將 Adaptee 作為一個成員屬性，而不是繼承它
電壓適配器
再來一個好理解的例子，我們國家的民用電都是 220V，日本是 110V，而我們的手機充電一般需要 5V，這時候要充電，就需要一個電壓適配器，將 220V 或者 100V 的輸入電壓變換為 5V 輸出
定義輸出交流電接口，輸出220V交流電類和輸出110V交流電類
public interface AC {int outputAC(); }public class AC110 implements AC {public final int output = 110;@Overridepublic int outputAC() {return output;} }public class AC220 implements AC {public final int output = 220;@Overridepublic int outputAC() {return output;} } 復制代碼適配器接口，其中 support() 方法用于檢查輸入的電壓是否與適配器匹配，outputDC5V() 方法則用于將輸入的電壓變換為 5V 后輸出
public interface DC5Adapter {boolean support(AC ac);int outputDC5V(AC ac); } 復制代碼實現中國變壓適配器和日本變壓適配器
public class ChinaPowerAdapter implements DC5Adapter {public static final int voltage = 220;@Overridepublic boolean support(AC ac) {return (voltage == ac.outputAC());}@Overridepublic int outputDC5V(AC ac) {int adapterInput = ac.outputAC();//變壓器...int adapterOutput = adapterInput / 44;System.out.println("使用ChinaPowerAdapter變壓適配器，輸入AC:" + adapterInput + "V" + "，輸出DC:" + adapterOutput + "V");return adapterOutput;} }public class JapanPowerAdapter implements DC5Adapter {public static final int voltage = 110;@Overridepublic boolean support(AC ac) {return (voltage == ac.outputAC());}@Overridepublic int outputDC5V(AC ac) {int adapterInput = ac.outputAC();//變壓器...int adapterOutput = adapterInput / 22;System.out.println("使用JapanPowerAdapter變壓適配器，輸入AC:" + adapterInput + "V" + "，輸出DC:" + adapterOutput + "V");return adapterOutput;} } 復制代碼測試，準備中國變壓適配器和日本變壓適配器各一個，定義一個方法可以根據電壓找到合適的變壓器，然后進行測試
public class Test {private List<DC5Adapter> adapters = new LinkedList<DC5Adapter>();public Test() {this.adapters.add(new ChinaPowerAdapter());this.adapters.add(new JapanPowerAdapter());}// 根據電壓找合適的變壓器public DC5Adapter getPowerAdapter(AC ac) {DC5Adapter adapter = null;for (DC5Adapter ad : this.adapters) {if (ad.support(ac)) {adapter = ad;break;}}if (adapter == null){throw new IllegalArgumentException("沒有找到合適的變壓適配器");}return adapter;}public static void main(String[] args) {Test test = new Test();AC chinaAC = new AC220();DC5Adapter adapter = test.getPowerAdapter(chinaAC);adapter.outputDC5V(chinaAC);// 去日本旅游，電壓是 110VAC japanAC = new AC110();adapter = test.getPowerAdapter(japanAC);adapter.outputDC5V(japanAC);} } 復制代碼輸出
使用ChinaPowerAdapter變壓適配器，輸入AC:220V，輸出DC:5V 使用JapanPowerAdapter變壓適配器，輸入AC:110V，輸出DC:5V 復制代碼適配器模式總結
主要優點：
具體來說，類適配器模式還有如下優點：
- 由于適配器類是適配者類的子類，因此可以在適配器類中置換一些適配者的方法，使得適配器的靈活性更強。
對象適配器模式還有如下優點：
- 一個對象適配器可以把多個不同的適配者適配到同一個目標；
- 可以適配一個適配者的子類，由于適配器和適配者之間是關聯關系，根據“里氏代換原則”，適配者的子類也可通過該適配器進行適配。
類適配器模式的缺點如下：
對象適配器模式的缺點如下：
- 與類適配器模式相比，要在適配器中置換適配者類的某些方法比較麻煩。如果一定要置換掉適配者類的一個或多個方法，可以先做一個適配者類的子類，將適配者類的方法置換掉，然后再把適配者類的子類當做真正的適配者進行適配，實現過程較為復雜。
適用場景：
- 系統需要使用一些現有的類，而這些類的接口（如方法名）不符合系統的需要，甚至沒有這些類的源代碼。
- 想創建一個可以重復使用的類，用于與一些彼此之間沒有太大關聯的一些類，包括一些可能在將來引進的類一起工作。
源碼分析適配器模式的典型應用
spring AOP中的適配器模式
在Spring的Aop中，使用的 Advice（通知） 來增強被代理類的功能。
Advice的類型有：MethodBeforeAdvice、AfterReturningAdvice、ThrowsAdvice
在每個類型 Advice 都有對應的攔截器，MethodBeforeAdviceInterceptor、AfterReturningAdviceInterceptor、ThrowsAdviceInterceptor
Spring需要將每個 Advice 都封裝成對應的攔截器類型，返回給容器，所以需要使用適配器模式對 Advice 進行轉換
三個適配者類 Adaptee 如下：
public interface MethodBeforeAdvice extends BeforeAdvice {void before(Method var1, Object[] var2, @Nullable Object var3) throws Throwable; }public interface AfterReturningAdvice extends AfterAdvice {void afterReturning(@Nullable Object var1, Method var2, Object[] var3, @Nullable Object var4) throws Throwable; }public interface ThrowsAdvice extends AfterAdvice { } 復制代碼目標接口 Target，有兩個方法，一個判斷 Advice 類型是否匹配，一個是工廠方法，創建對應類型的 Advice 對應的攔截器
public interface AdvisorAdapter {boolean supportsAdvice(Advice var1);MethodInterceptor getInterceptor(Advisor var1); } 復制代碼三個適配器類 Adapter 分別如下，注意其中的 Advice、Adapter、Interceptor之間的對應關系
class MethodBeforeAdviceAdapter implements AdvisorAdapter, Serializable {@Overridepublic boolean supportsAdvice(Advice advice) {return (advice instanceof MethodBeforeAdvice);}@Overridepublic MethodInterceptor getInterceptor(Advisor advisor) {MethodBeforeAdvice advice = (MethodBeforeAdvice) advisor.getAdvice();return new MethodBeforeAdviceInterceptor(advice);} }@SuppressWarnings("serial") class AfterReturningAdviceAdapter implements AdvisorAdapter, Serializable {@Overridepublic boolean supportsAdvice(Advice advice) {return (advice instanceof AfterReturningAdvice);}@Overridepublic MethodInterceptor getInterceptor(Advisor advisor) {AfterReturningAdvice advice = (AfterReturningAdvice) advisor.getAdvice();return new AfterReturningAdviceInterceptor(advice);} }class ThrowsAdviceAdapter implements AdvisorAdapter, Serializable {@Overridepublic boolean supportsAdvice(Advice advice) {return (advice instanceof ThrowsAdvice);}@Overridepublic MethodInterceptor getInterceptor(Advisor advisor) {return new ThrowsAdviceInterceptor(advisor.getAdvice());} } 復制代碼客戶端 DefaultAdvisorAdapterRegistry
public class DefaultAdvisorAdapterRegistry implements AdvisorAdapterRegistry, Serializable {private final List<AdvisorAdapter> adapters = new ArrayList(3);public DefaultAdvisorAdapterRegistry() {// 這里注冊了適配器this.registerAdvisorAdapter(new MethodBeforeAdviceAdapter());this.registerAdvisorAdapter(new AfterReturningAdviceAdapter());this.registerAdvisorAdapter(new ThrowsAdviceAdapter());}public MethodInterceptor[] getInterceptors(Advisor advisor) throws UnknownAdviceTypeException {List<MethodInterceptor> interceptors = new ArrayList(3);Advice advice = advisor.getAdvice();if (advice instanceof MethodInterceptor) {interceptors.add((MethodInterceptor)advice);}Iterator var4 = this.adapters.iterator();while(var4.hasNext()) {AdvisorAdapter adapter = (AdvisorAdapter)var4.next();if (adapter.supportsAdvice(advice)) { // 這里調用適配器方法interceptors.add(adapter.getInterceptor(advisor)); // 這里調用適配器方法}}if (interceptors.isEmpty()) {throw new UnknownAdviceTypeException(advisor.getAdvice());} else {return (MethodInterceptor[])interceptors.toArray(new MethodInterceptor[0]);}}// ...省略... } 復制代碼這里看 while 循環里，逐個取出注冊的適配器，調用 supportsAdvice() 方法來判斷 Advice 對應的類型，然后調用 getInterceptor() 創建對應類型的攔截器
這里應該屬于對象適配器模式，關鍵字 instanceof 可看成是 Advice 的方法，不過這里的 Advice 對象是從外部傳進來，而不是成員屬性
spring JPA中的適配器模式
在Spring的ORM包中，對于JPA的支持也是采用了適配器模式，首先定義了一個接口的 JpaVendorAdapter，然后不同的持久層框架都實現此接口。
jpaVendorAdapter：用于設置實現廠商JPA實現的特定屬性，如設置Hibernate的是否自動生成DDL的屬性generateDdl；這些屬性是廠商特定的，因此最好在這里設置；目前Spring提供 HibernateJpaVendorAdapter、OpenJpaVendorAdapter、EclipseLinkJpaVendorAdapter、TopLinkJpaVendorAdapter 四個實現。其中最重要的屬性是 database，用來指定使用的數據庫類型，從而能根據數據庫類型來決定比如如何將數據庫特定異常轉換為Spring的一致性異常，目前支持如下數據庫（DB2、DERBY、H2、HSQL、INFORMIX、MYSQL、ORACLE、POSTGRESQL、SQL_SERVER、SYBASE）
public interface JpaVendorAdapter {// 返回一個具體的持久層提供者public abstract PersistenceProvider getPersistenceProvider();// 返回持久層提供者的包名public abstract String getPersistenceProviderRootPackage();// 返回持久層提供者的屬性public abstract Map<String, ?> getJpaPropertyMap();// 返回JpaDialectpublic abstract JpaDialect getJpaDialect();// 返回持久層管理器工廠public abstract Class<? extends EntityManagerFactory> getEntityManagerFactoryInterface();// 返回持久層管理器public abstract Class<? extends EntityManager> getEntityManagerInterface();// 自定義回調方法public abstract void postProcessEntityManagerFactory(EntityManagerFactory paramEntityManagerFactory); } 復制代碼我們來看其中一個適配器實現類 HibernateJpaVendorAdapter
public class HibernateJpaVendorAdapter extends AbstractJpaVendorAdapter {//設定持久層提供者private final PersistenceProvider persistenceProvider;//設定持久層方言private final JpaDialect jpaDialect;public HibernateJpaVendorAdapter() {this.persistenceProvider = new HibernatePersistence();this.jpaDialect = new HibernateJpaDialect();}//返回持久層方言public PersistenceProvider getPersistenceProvider() {return this.persistenceProvider;}//返回持久層提供者public String getPersistenceProviderRootPackage() {return "org.hibernate";}//返回JPA的屬性public Map<String, Object> getJpaPropertyMap() {Map jpaProperties = new HashMap();if (getDatabasePlatform() != null) {jpaProperties.put("hibernate.dialect", getDatabasePlatform());} else if (getDatabase() != null) {Class databaseDialectClass = determineDatabaseDialectClass(getDatabase());if (databaseDialectClass != null) {jpaProperties.put("hibernate.dialect",databaseDialectClass.getName());}}if (isGenerateDdl()) {jpaProperties.put("hibernate.hbm2ddl.auto", "update");}if (isShowSql()) {jpaProperties.put("hibernate.show_sql", "true");}return jpaProperties;}//設定數據庫protected Class determineDatabaseDialectClass(Database database) { switch (1.$SwitchMap$org$springframework$orm$jpa$vendor$Database[database.ordinal()]) { case 1: return DB2Dialect.class; case 2: return DerbyDialect.class; case 3: return H2Dialect.class; case 4: return HSQLDialect.class; case 5: return InformixDialect.class; case 6: return MySQLDialect.class; case 7: return Oracle9iDialect.class; case 8: return PostgreSQLDialect.class; case 9: return SQLServerDialect.class; case 10: return SybaseDialect.class; } return null; }//返回JPA方言public JpaDialect getJpaDialect() {return this.jpaDialect;}//返回JPA實體管理器工廠public Class<? extends EntityManagerFactory> getEntityManagerFactoryInterface() {return HibernateEntityManagerFactory.class;}//返回JPA實體管理器public Class<? extends EntityManager> getEntityManagerInterface() {return HibernateEntityManager.class;} } 復制代碼配置文件中可以這樣指定
<bean id="jpaVendorAdapter" class="org.springframework.orm.jpa.vendor.HibernateJpaVendorAdapter"> <property name="generateDdl" value="false" /> <property name="database" value="HSQL"/> </bean> <bean id="jpaDialect" class="org.springframework.orm.jpa.vendor.HibernateJpaDialect"/> 復制代碼spring MVC中的適配器模式
Spring MVC中的適配器模式主要用于執行目標 Controller 中的請求處理方法。
在Spring MVC中，DispatcherServlet 作為用戶，HandlerAdapter 作為期望接口，具體的適配器實現類用于對目標類進行適配，Controller 作為需要適配的類。
為什么要在 Spring MVC 中使用適配器模式？Spring MVC 中的 Controller 種類眾多，不同類型的 Controller 通過不同的方法來對請求進行處理。如果不利用適配器模式的話，DispatcherServlet 直接獲取對應類型的 Controller，需要的自行來判斷，像下面這段代碼一樣：
if(mappedHandler.getHandler() instanceof MultiActionController){ ((MultiActionController)mappedHandler.getHandler()).xxx }else if(mappedHandler.getHandler() instanceof XXX){ ... }else if(...){ ... } 復制代碼這樣假設如果我們增加一個 HardController,就要在代碼中加入一行 if(mappedHandler.getHandler() instanceof HardController)，這種形式就使得程序難以維護，也違反了設計模式中的開閉原則 – 對擴展開放，對修改關閉。
我們來看看源碼，首先是適配器接口 HandlerAdapter
public interface HandlerAdapter {boolean supports(Object var1);ModelAndView handle(HttpServletRequest var1, HttpServletResponse var2, Object var3) throws Exception;long getLastModified(HttpServletRequest var1, Object var2); } 復制代碼現該接口的適配器每一個 Controller 都有一個適配器與之對應，這樣的話，每自定義一個 Controller 需要定義一個實現 HandlerAdapter 的適配器。
springmvc 中提供的 Controller 實現類有如下
springmvc 中提供的 HandlerAdapter 實現類如下
HttpRequestHandlerAdapter 這個適配器代碼如下
public class HttpRequestHandlerAdapter implements HandlerAdapter {public HttpRequestHandlerAdapter() {}public boolean supports(Object handler) {return handler instanceof HttpRequestHandler;}public ModelAndView handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {((HttpRequestHandler)handler).handleRequest(request, response);return null;}public long getLastModified(HttpServletRequest request, Object handler) {return handler instanceof LastModified ? ((LastModified)handler).getLastModified(request) : -1L;} } 復制代碼當Spring容器啟動后，會將所有定義好的適配器對象存放在一個List集合中，當一個請求來臨時，DispatcherServlet 會通過 handler 的類型找到對應適配器，并將該適配器對象返回給用戶，然后就可以統一通過適配器的 hanle() 方法來調用 Controller 中的用于處理請求的方法。
public class DispatcherServlet extends FrameworkServlet {private List<HandlerAdapter> handlerAdapters;//初始化handlerAdaptersprivate void initHandlerAdapters(ApplicationContext context) {//..省略...}// 遍歷所有的 HandlerAdapters，通過 supports 判斷找到匹配的適配器protected HandlerAdapter getHandlerAdapter(Object handler) throws ServletException {for (HandlerAdapter ha : this.handlerAdapters) {if (logger.isTraceEnabled()) {logger.trace("Testing handler adapter [" + ha + "]");}if (ha.supports(handler)) {return ha;}}}// 分發請求，請求需要找到匹配的適配器來處理protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {HttpServletRequest processedRequest = request;HandlerExecutionChain mappedHandler = null;// Determine handler for the current request.mappedHandler = getHandler(processedRequest);// 確定當前請求的匹配的適配器.HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());ha.getLastModified(request, mappedHandler.getHandler());mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());}// ...省略... } 復制代碼通過適配器模式我們將所有的 controller 統一交給 HandlerAdapter 處理，免去了寫大量的 if-else 語句對 Controller 進行判斷，也更利于擴展新的 Controller 類型。
參考：
劉偉：設計模式Java版
慕課網java設計模式精講 Debug 方式+內存分析
孤落:Spring MVC中的適配器模式
ToughMind_：深入淺出設計模式（五）：7.適配器模式
總結
以上是生活随笔為你收集整理的设计模式 | 适配器模式及典型应用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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