设计模式--适配器模式（Adapter Pattern）

一、什么是适配器模式（Adapter Pattern）

适配器模式（Adapter Pattern）是一种结构型设计模式，它允许将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口。适配器模式主要用于解决不兼容接口之间的问题，使得原本由于接口不匹配而无法一起工作的类能够协同工作。

适配器模式涉及以下几个核心角色：

1. 目标接口（Target Interface）：客户端所期望的接口，适配器将现有的接口转换成这个目标接口。
2. 适配器（Adapter）：适配器类实现了目标接口，同时持有一个需要被适配的对象。适配器通过适配被适配对象的接口，使其能够符合目标接口的要求。
3. 被适配对象（Adaptee）：需要被适配的现有类。它可能具有与目标接口不同的接口。

适配器模式的目标是使不兼容的接口能够一起工作，同时也可以在一些情况下用来重用现有的类，而无需修改其源代码。

适配器模式可以分为两种类型：

1. 类适配器模式：使用继承的方式将适配器与被适配对象结合起来，使适配器可以调用被适配对象的方法并实现目标接口。
2. 对象适配器模式：使用组合的方式将适配器与被适配对象结合起来，使适配器通过调用被适配对象的方法来实现目标接口。

适配器模式在现实世界中的例子是，将电子设备从一个插头类型适配到另一个插头类型，以使其能够连接到不同的电源插座。

适配器模式提供了一种方式来处理不同接口之间的集成问题，使得系统中不同部分可以协同工作，从而提高了代码的灵活性和可维护性。

二、类适配器模式的代码样例

以下是一个使用C++实现类适配器模式的简单示例：

#include<iostream>// 目标接口classTargetInterface{public:virtualvoidrequest()=0;};// 被适配的类classAdaptee{public:voidspecificRequest(){
        std::cout <<"Adaptee's specificRequest called."<< std::endl;}};// 适配器类（类适配器）classAdapter:publicTargetInterface,publicAdaptee{public:voidrequest()override{specificRequest();}};intmain(){
    TargetInterface* target =newAdapter();
    target->request();delete target;return0;}

在这个示例中，我们有一个目标接口 TargetInterface，它定义了客户端期望的接口。然后有一个被适配的类 Adaptee，它具有与目标接口不同的接口。最后，我们创建了一个适配器类 Adapter，它继承了目标接口 TargetInterface 并继承了被适配类 Adaptee。适配器类的 request 方法通过调用被适配类的 specificRequest 方法来实现目标接口。

在主函数中，我们通过创建适配器对象，并将其视为目标接口的实例，从而可以调用 request 方法来实现被适配类的功能。

这个示例展示了类适配器模式的基本概念，通过继承来适配被适配的类的接口，使其能够符合目标接口的要求。

三、对象适配器模式的代码样例

以下是一个使用C++实现对象适配器模式的简单示例：

#include<iostream>// 目标接口classTargetInterface{public:virtualvoidrequest()=0;};// 被适配的类classAdaptee{public:voidspecificRequest(){
        std::cout <<"Adaptee's specificRequest called."<< std::endl;}};// 适配器类（对象适配器）classAdapter:publicTargetInterface{public:Adapter(Adaptee* adaptee):adaptee(adaptee){}voidrequest()override{
        adaptee->specificRequest();}private:
    Adaptee* adaptee;};intmain(){
    Adaptee* adaptee =newAdaptee();
    TargetInterface* target =newAdapter(adaptee);
    target->request();delete target;delete adaptee;return0;}

在这个示例中，我们依然有一个目标接口 TargetInterface，一个被适配的类 Adaptee，以及一个适配器类 Adapter。与之前不同的是，适配器类不再继承被适配的类，而是在构造函数中持有被适配类的实例。

适配器类的 request 方法通过调用被适配类的 specificRequest 方法来实现目标接口。

在主函数中，我们先创建了一个被适配类的实例 adaptee，然后将其传递给适配器类 Adapter 的构造函数来创建适配器对象。然后，我们通过适配器对象调用 request 方法来实现被适配类的功能。

这个示例展示了对象适配器模式的基本概念，通过组合和持有被适配的对象来适配其接口，从而使其能够符合目标接口的要求。

四、类适配器模式和对象适配器模式的区别

类适配器模式和对象适配器模式是适配器模式的两种不同实现方式，它们的区别主要体现在适配器与被适配对象之间的关系以及实现方式上。

类适配器模式：

1. 关系：在类适配器模式中，适配器类通过继承被适配的类来实现适配。适配器同时拥有目标接口和被适配类的功能，因此可以通过调用被适配类的方法来实现目标接口。
2. 实现方式：适配器类继承被适配类，可以直接访问被适配类的方法和属性，但也可能需要重新实现一些方法来适配目标接口。
3. 结构复杂性：类适配器模式的结构相对较简单，但可能会受到被适配类的限制，因为继承只能应用于具有合适继承关系的类。

对象适配器模式：

1. 关系：在对象适配器模式中，适配器类通过组合持有一个被适配的对象实例。适配器持有被适配对象的引用，通过调用被适配对象的方法来实现目标接口。
2. 实现方式：适配器类在自己的方法中调用被适配对象的方法，实现了目标接口。适配器还可以在自己的方法中添加一些额外的逻辑。
3. 灵活性：对象适配器模式更灵活，可以适配多个不同的被适配对象，而不受继承关系的限制。

选择哪种适配器模式：

• 选择类适配器模式还是对象适配器模式取决于设计需求和被适配对象的特性。如果被适配对象是一个类，且希望通过继承来复用其功能，可以选择类适配器模式。如果被适配对象是一个接口或一个无法继承的类，或者希望适配多个不同的被适配对象，可以选择对象适配器模式。

总之，两种适配器模式都有各自的优势和用途，根据具体情况选择合适的实现方式。

五、使用适配器模式需要注意的问题

在使用适配器模式时，需要注意以下几个问题：

1. 接口一致性：适配器模式的目的是将不兼容的接口转换成兼容的接口，但在适配过程中需要确保目标接口满足客户端的需求，否则可能会导致功能不正常或错误。
2. 覆盖问题：在类适配器模式中，适配器类继承了被适配类的方法和属性。如果被适配类的方法与目标接口的方法同名，适配器可能需要覆盖被适配类的方法，以实现目标接口的需求。这可能导致子类方法的覆盖问题。
3. 被适配对象的状态：在适配过程中，被适配对象的状态可能会受到影响。在适配器中调用被适配对象的方法时，需要确保对象的状态不会出现意外的变化。
4. 灵活性和复用性：适配器模式可以在不同的场景中复用现有的类，但在适配过程中可能会引入一些特定的逻辑，这可能会影响到代码的灵活性和复用性。
5. 过多的适配器：过度使用适配器模式可能会导致系统中存在大量的适配器类，从而增加代码的复杂性。需要根据实际情况权衡是否使用适配器模式。
6. 性能问题：适配器模式可能会引入额外的开销，特别是在适配器的方法中涉及转换和逻辑时。需要在性能要求高的情况下进行评估和优化。

总之，适配器模式是一种用于解决接口不匹配问题的有用工具，但在使用时需要仔细考虑接口一致性、状态维护、代码复用等问题，以确保适配器能够正确地将不兼容的接口转换成兼容的接口。