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适配器模式（Adapter Pattern）

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定义

适配器模式是一种结构性设计模式，通过创建一个中间适配层，使得接口不兼容的类可以一起工作。

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核心思想

适配器模式的目的是：

1. 接口转换：将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口。
2. 兼容性增强：让原本由于接口不兼容而无法工作的类能够协同工作。

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应用场景

1. 使用第三方库或插件时，如果其接口与现有系统接口不兼容，可以使用适配器模式。
2. 系统中有多个接口需要协同工作，但接口规范不统一。
3. 代码重构代价较大时，可以使用适配器实现接口的兼容。

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适配器模式结构

1. 目标接口（Target）：

   • 定义客户端期望使用的接口（例如：VGA）。

2. 适配者类（Adaptee）：

   • 具有不兼容接口的类（例如：HDMI）。

3. 适配器类（Adapter）：

   • 实现目标接口，并包装适配者类，将目标接口的调用委托给适配者类完成。

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代码实现思路

以电脑投影仪接口为例：

1. 目标接口（VGA）：

   • 定义传统接口，电脑通过它输出视频信号。

2. 适配者类（HDMI）：

   • 定义新的接口，支持高清信号传输。

3. 适配器类（VGA to HDMI Adapter）：

   • 将电脑的 VGA 信号转换为 HDMI 信号，使老接口与新接口兼容。

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完整代码实现

#include <iostream>
#include <string>// 目标接口：VGA
class VGA {
public:virtual void play() = 0; // 抽象方法virtual ~VGA() = default;
};// 适配者接口：HDMI
class HDMI {
public:virtual void play() = 0; // 抽象方法virtual ~HDMI() = default;
};// 具体实现：支持 VGA 的投影仪
class TV_VGA : public VGA {
public:void play() override {std::cout << "Using VGA to connect to the projector for video playback.\n";}
};// 具体实现：支持 HDMI 的投影仪
class TV_HDMI : public HDMI {
public:void play() override {std::cout << "Using HDMI to connect to the projector for video playback.\n";}
};// 适配器类：VGA 转 HDMI
class VGAtoHDMIAdapter : public VGA {
private:HDMI* hdmi; // 持有 HDMI 的引用
public:VGAtoHDMIAdapter(HDMI* newHdmi) : hdmi(newHdmi) {}void play() override {std::cout << "Adapter converting VGA to HDMI...\n";hdmi->play(); // 调用 HDMI 的 play 方法}
};// 客户端代码：电脑类
class Computer {
public:void playVideo(VGA* vgaDevice) {vgaDevice->play();}
};// 主函数
int main() {// 使用支持 VGA 的投影仪Computer computer;TV_VGA vgaProjector;computer.playVideo(&vgaProjector);// 使用支持 HDMI 的投影仪，需要适配器TV_HDMI hdmiProjector;VGAtoHDMIAdapter adapter(&hdmiProjector);computer.playVideo(&adapter);return 0;
}

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运行结果

Using VGA to connect to the projector for video playback.
Adapter converting VGA to HDMI...
Using HDMI to connect to the projector for video playback.

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代码解析

1. 接口定义：

   • VGA 定义了老的 VGA 接口。
   • HDMI 定义了新的 HDMI 接口。

2. 适配器逻辑：

   • VGAtoHDMIAdapter 实现了 VGA 接口，同时内部封装了 HDMI 对象，将 VGA 的操作转换为 HDMI 的操作。

3. 客户端使用：

   • 电脑（Computer）只知道如何与 VGA 设备交互，不需要关心设备是否是 HDMI，适配器在其中完成了兼容处理。

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适配器模式的优缺点

优点：

1. 提高类的兼容性：让原本接口不兼容的类能够协同工作。
2. 遵循单一职责原则：适配器负责接口转换，客户端和适配者类都无需改变。
3. 扩展性强：可以轻松增加新的适配器类，以支持更多的接口。

缺点：

1. 额外的适配成本：需要额外创建适配器类，会增加一定的代码量。
2. 系统复杂度增加：如果过多使用适配器，可能会让系统结构变得复杂。

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适配器模式的两种实现方式

1. 对象适配器（本例）：

   • 通过组合的方式，在适配器中持有适配者类的引用。
   • 优点：灵活性高，可以适配多个适配者。

2. 类适配器：

   • 通过多重继承，使适配器同时继承目标接口和适配者类。
   • 缺点：需要支持多继承，灵活性较低。

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适配器模式与其他模式的区别

模式	用途	实现方式
适配器模式	接口转换，解决接口不兼容问题	增加适配器类
装饰器模式	动态增强对象功能	包装对象，递归调用
代理模式	控制对象访问，保护对象或延迟初始化	持有对象引用，控制访问逻辑

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总结

1. 适配器模式的核心功能：解决接口不兼容的问题，使现有类和新类可以一起工作。
2. 应用场景：在整合第三方库或插件时，常用于解决接口不一致的问题。
3. 实践建议：尽量避免频繁使用适配器，而是优先考虑设计统一的接口。如果不能更改现有代码，可以使用适配器作为临时解决方案。