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設計模式(6)--Adapter(擴充卡模式)--結構型

擴充卡模式把一個類的接口變換成用戶端所期待的另一種接口,進而使原本因接口不比對而無法在一起工作的兩個類能夠在一起工作。

1.模式定義:

  擴充卡模式把一個類的接口變換成用戶端所期待的另一種接口,進而使原本因接口不比對而無法在一起工作的兩個類能夠在一起工作。

2.模式特點:

   Adapter模式使原本因接口不比對(或者不相容)而無法在一起工作的兩個類能夠在一起工作。又稱為轉換器模式、變壓器模式、包裝(Wrapper)器模式(把已有的一些類包裝起來,使之能有滿足需要的接口)。

(1) 擴充卡對象實作原有接口

(2)擴充卡對象組合一個實作新接口的對象(這個對象也可以不實作一個接口,隻是一個單純的對象)

(3)對擴充卡原有接口方法的調用被委托給新接口的執行個體的特定方法

3.使用場景: 

(1)系統需要使用現有的類,而此類的接口不符合系統的需要。

(2)想要建立一個可以重複使用的類,用于與一些彼此之間沒有太大關聯的一些類,包括一些可能在将來引進的類一起工作,這些源類不一定有一緻的接口。

(3)通過接口轉換,将一個類插入另一個類系中。

(4)(僅适用于對象Adapter)你想使用一些已經存在的子類,但是不可能對每一個都進行子類化以比對它們的接口。對象擴充卡可以适配它的父類接口。即僅僅引入一個對象,并不需要額外的指針以間接取得adaptee。

(5) 兩個類所做的事情相同或相似,但是具有不同接口的時候。

(6)舊的系統開發的類已經實作了一些功能,但是用戶端卻隻能以另外接口的形式通路,但我們不希望手動更改原有類的時候。

(7) 使用第三方元件,元件接口定義和自己定義的不同,不希望修改自己的接口,但是要使用第三方元件接口的功能。

4.模式實作:

  (1)類擴充卡模式

    類的擴充卡模式把适配的類的API轉換成為目标類的API。

設計模式(6)--Adapter(擴充卡模式)--結構型

     在上圖中可以看出,Adaptee類并沒有sampleOperation2()方法,而用戶端則期待這個方法。為使用戶端能夠使用Adaptee類,提供一個中間環節,即類Adapter,把Adaptee的API與Target類的API銜接起來。Adapter與Adaptee是繼承關系,這決定了這個擴充卡模式是類的:

模式所涉及的角色有:

     [1]目标(Target)角色:這就是所期待得到的接口。

      注意:由于這裡讨論的是類擴充卡模式,是以目标不可以是類。

public interface Target {
    /**
     * 這是源類Adaptee也有的方法
     */
    public void sampleOperation1(); 
    /**
     * 這是源類Adapteee沒有的方法
     */
    public void sampleOperation2(); 
}      

     [2]源(Adapee)角色:現在需要适配的接口。

public class Adaptee {
    public void sampleOperation1(){}
}      

     [3]擴充卡(Adaper)角色:擴充卡類是本模式的核心。

      擴充卡把源接口轉換成目标接口。顯然,這一角色不可以是接口,而必須是具體類。

public class Adapter extends Adaptee implements Target {
    /**
     * 由于源類Adaptee沒有方法sampleOperation2()
     * 是以擴充卡補充上這個方法
     */
    @Override
    public void sampleOperation2() {
        //寫相關的代碼  
  }

}      

  (2)對象擴充卡模式

     與類的擴充卡模式一樣,對象的擴充卡模式把被适配的類的API轉換成為目标類的API,與類的擴充卡模式不同的是,對象的擴充卡模式不是使用繼承關系連接配接到Adaptee類,而是使用委派關系連接配接到Adaptee類。

設計模式(6)--Adapter(擴充卡模式)--結構型

    從上圖可以看出,Adaptee類并沒有sampleOperation2()方法,而用戶端則期待這個方法。為使用戶端能夠使用Adaptee類,需要提供一個包裝(Wrapper)類Adapter。這個包裝類包裝了一個Adaptee的執行個體,進而此包裝類能夠把Adaptee的API與Target類的API銜接起來。Adapter與Adaptee是委派關系,這決定了擴充卡模式是對象的。

    [1]目标(Target)角色:這就是所期待得到的接口。

public interface Target {
    /**
     * 這是源類Adaptee也有的方法
     */
    public void sampleOperation1(); 
    /**
     * 這是源類Adapteee沒有的方法
     */
    public void sampleOperation2(); 
}      

    [2]源(Adapee)角色:現在需要适配的接口。

public class Adaptee {
    public void sampleOperation1(){}
}      

    [3]擴充卡(Adaper)角色:擴充卡類是本模式的核心。

public class Adapter {
    private Adaptee adaptee;
    
    public Adapter(Adaptee adaptee){
        this.adaptee = adaptee;
    }
    /**
     * 源類Adaptee有方法sampleOperation1
     * 是以擴充卡類直接委派即可
     */
    public void sampleOperation1(){
        this.adaptee.sampleOperation1();
    }
    /**
     * 源類Adaptee沒有方法sampleOperation2
     * 是以由擴充卡類需要補充此方法
     */
    public void sampleOperation2(){
        //寫相關的代碼
    }
}      

  (3)類擴充卡和對象擴充卡的權衡

[1]類擴充卡使用對象繼承的方式,是靜态的定義方式;而對象擴充卡使用對象組合的方式,是動态組合的方式。

[2]對于類擴充卡,由于擴充卡直接繼承了Adaptee,使得擴充卡不能和Adaptee的子類一起工作,因為繼承是靜态的關系,當擴充卡繼承了Adaptee後,就不可能再去處理  Adaptee的子類了。

[3] 對于對象擴充卡,一個擴充卡可以把多種不同的源适配到同一個目标。換言之,同一個擴充卡可以把源類和它的子類都适配到目标接口。因為對象擴充卡采用的是對象組合的關系,隻要對象類型正确,是不是子類都無所謂。

[4]對于類擴充卡,擴充卡可以重定義Adaptee的部分行為,相當于子類覆寫父類的部分實作方法。

  對于對象擴充卡,要重定義Adaptee的行為比較困難,這種情況下,需要定義Adaptee的子類來實作重定義,然後讓擴充卡組合子類。雖然重定義Adaptee的行為比較困難,但是想要增加一些新的行為則友善的很,而且新增加的行為可同時适用于所有的源。

[5]對于類擴充卡,僅僅引入了一個對象,并不需要額外的引用來間接得到Adaptee。

[6] 對于對象擴充卡,需要額外的引用來間接得到Adaptee。

   建議盡量使用對象擴充卡的實作方式,多用合成/聚合、少用繼承。當然,具體問題具體分析,根據需要來選用實作方式,最适合的才是最好的。

  (4)預設适配模式

     預設适配(Default Adapter)模式為一個接口提供預設實作,這樣子類型可以從這個預設實作進行擴充,而不必從原有接口進行擴充。作為擴充卡模式的一個特例,預設是适配模式在JAVA語言中有着特殊的應用。

     預設适配模式是一種“平庸”化的擴充卡模式。

設計模式(6)--Adapter(擴充卡模式)--結構型

    [1]抽象服務

public interface AbstractService {
    public void serviceOperation1();
    public int serviceOperation2();
    public String serviceOperation3();
}      

    [2]服務擴充卡

public class ServiceAdapter implements AbstractService{
    @Override
    public void serviceOperation1() {
    }
    @Override
    public int serviceOperation2() {
        return 0;
    }
    @Override
    public String serviceOperation3() {
        return null;
    }

}      

      可以看到,接口AbstractService要求定義三個方法,分别是serviceOperation1()、serviceOperation2()、serviceOperation3();而抽象擴充卡類ServiceAdapter則為這三種方法都提供了平庸的實作。是以,任何繼承自抽象類ServiceAdapter的具體類都可以選擇它所需要的方法實作,而不必理會其他的不需要的方法。

      擴充卡模式的用意是要改變源的接口,以便于目标接口相容。預設适配的用意稍有不同,它是為了友善建立一個不平庸的擴充卡類而提供的一種平庸實作。

      在任何時候,如果不準備實作一個接口的所有方法時,就可以使用“預設适配模式”制造一個抽象類,給出所有方法的平庸的具體實作。這樣,從這個抽象類再繼承下去的子類就不必實作所有的方法了。

5.優缺點:

  (1)擴充卡模式的優點

[1]可以讓任何兩個沒有關聯的類一起運作。

[2]提高了類的複用:系統需要使用現有的類,而此類的接口不符合系統的需要。那麼通過擴充卡模式就可以讓這些功能得到更好的複用。

[3]增加了類的透明度 :将目标類和适配者類解耦,通過引入一個擴充卡類重用現有的适配者類,而無需修改原有代碼。

[4]更好的擴充性:在實作擴充卡功能的時候,可以調用自己開發的功能,進而自然地擴充系統的功能。

[5]靈活性好。一個對象擴充卡可以把多個不同的适配者類适配到同一個目标,也就是說,同一個擴充卡可以把适配者類和它的子類都适配到目标接口。

  (2)擴充卡模式的缺點

[1]過多地使用擴充卡,會讓系統非常零亂,不易整體進行把握。比如,明明看到調用的是 A 接口,其實内部被适配成了 B 接口的實作,一個系統如果太多出現這種情況,無異于一場災難。是以如果不是很有必要,可以不使用擴充卡,而是直接對系統進行重構。

[2]由于 JAVA 至多繼承一個類,是以至多隻能适配一個适配者類,而且目标類必須是抽象類。

6.注意事項

  擴充卡不是在詳細設計時添加的,而是解決正在服役的項目的問題。

[1]擴充卡模式也是一種包裝模式,與之前的 Decorator 裝飾模式同樣具有包裝的功能;此外,對象擴充卡模式還具有顯式委托的意思在裡面(其實類擴充卡也有這種意思,隻不過比較隐含而已),那麼我在認為它與 Proxy 代理模式也有點類似;

[2]從上面一點對比來看, Decorator 、 Proxy、 Adapter 在實作了自身的最主要目的(這個得看各個模式的最初動機、描述)之外,都可以在包裝的前後進行額外的、特殊的功能上的增減,因為我認為它們都有委托的實作意思在裡面;

[3]我所看的書中說擴充卡模式不适合在詳細設計階段使用它,它是一種補償模式,專用來在系統後期擴充、修改時所用。

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