设计模式探索：适配器模式

1. 适配器模式介绍

1.1 适配器模式介绍

适配器模式（adapter pattern）的原始定义是：将一个类的接口转换为客户期望的另一个接口，适配器可以让不兼容的两个类一起协同工作。

适配器模式的主要作用是把原本不兼容的接口，通过适配修改做到统一，使得用户方便使用。比如，万能充电器和多接口数据线都是为了适配各种不同的接口。

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为什么要转换接口？

原接口和目标接口都已经存在，不易修改接口代码。
抽象接口希望复用已有组件的逻辑。

1.2 适配器模式结构

适配器模式（Adapter）包含以下主要角色：

目标（Target）接口：当前系统业务所期待的接口，它可以是抽象类或接口。
适配者（Adaptee）类：被适配的角色，它是被访问和适配的现存组件库中的组件接口。
适配器（Adapter）类：一个转换器，通过继承或引用适配者的对象，把适配者接口转换成目标接口，让客户按目标接口的格式访问适配者。

适配器模式分为：

类适配器
对象适配器

两者的区别在于：适配器与适配者的关系。类适配器是继承关系，对象适配器是聚合关系。根据设计原则，聚合优先于继承，应多选用对象适配器。

1.3 代码示例

// 目标接口
public interface Target {void request();
}// 适配者类
public class Adaptee {public void specificRequest() {System.out.println("适配者中的业务代码被调用！");}
}// 类适配器
public class ClassAdapter extends Adaptee implements Target {@Overridepublic void request() {this.specificRequest();}
}// 对象适配器
public class ObjectAdapter implements Target {private Adaptee adaptee;public ObjectAdapter(Adaptee adaptee) {this.adaptee = adaptee;}@Overridepublic void request() {this.adaptee.specificRequest();}
}// 测试代码
public class Client {public static void main(String[] args) {Target classAdapter = new ClassAdapter();classAdapter.request();Target objectAdapter = new ObjectAdapter(new Adaptee());objectAdapter.request();}
}

2. 适配器模式在实际开发中的应用

2.1 需求描述

为了提升系统的速度，将一些数据以 K-V 形式缓存在内存中，平台提供 get、put、remove 等 API 以及相关的管理机制。

功能实现的迭代过程，从 HashMap 到 Memcached 再到 Redis，要确保后面再增加新的缓存组件时，能够实现自由的切换，并且还要符合开闭原则。

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设计问题：

如何在符合开闭原则前提下，实现功能的扩展？
两种客户端 API 不相同，如何保证自由切换？

使用适配器模式。

2.2 功能实现

使用适配器模式将功能相似的多种第三方组件（实现方案），统一成自己需要的 API，业务代码只依赖已经统一的 API，而不依赖第三方 API。

(1) 定义一个缓存接口，包含 get、put、remove 等操作方法。例如：

public interface Cache {void put(String key, Object value);Object get(String key);void remove(String key);
}

(2) 实现该接口的三个适配器，分别对应 HashMap、Memcached、Redis 三种缓存方案。例如：

// HashMap 适配器
public class HashMapCacheAdapter implements Cache {private Map<String, Object> cache = new HashMap<>();@Overridepublic void put(String key, Object value) {cache.put(key, value);}@Overridepublic Object get(String key) {return cache.get(key);}@Overridepublic void remove(String key) {cache.remove(key);}
}// Memcached 适配器
public class MemcachedCacheAdapter implements Cache {private MemcachedClient memcachedClient;public MemcachedCacheAdapter(MemcachedClient memcachedClient) {this.memcachedClient = memcachedClient;}@Overridepublic void put(String key, Object value) {memcachedClient.set(key, 0, value);}@Overridepublic Object get(String key) {return memcachedClient.get(key);}@Overridepublic void remove(String key) {memcachedClient.delete(key);}
}// Redis 适配器
public class RedisCacheAdapter implements Cache {private Jedis jedis;public RedisCacheAdapter(Jedis jedis) {this.jedis = jedis;}@Overridepublic void put(String key, Object value) {jedis.set(key, value.toString());}@Overridepublic Object get(String key) {return jedis.get(key);}@Overridepublic void remove(String key) {jedis.del(key);}
}

(3) 创建工厂类，根据配置文件中的配置来创建相应的缓存适配器。例如：

public class CacheAdapterFactory {public static Cache createCacheAdapter(String type) {if ("HashMap".equals(type)) {return new HashMapCacheAdapter();} else if ("Memcached".equals(type)) {MemCachedClient memCachedClient = new MemCachedClient();return new MemcachedCacheAdapter(memCachedClient);} else if ("Redis".equals(type)) {Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);return new RedisCacheAdapter(jedis);} else {throw new IllegalArgumentException("Invalid cache type: " + type);}}
}

使用时，只需要调用工厂类的 createCacheAdapter 方法，传入缓存类型即可获取相应的缓存适配器。例如：

public class Client {public static void main(String[] args) {Cache cache = CacheAdapterFactory.createCacheAdapter("Redis");cache.put("key", "value");Object result = cache.get("key");cache.remove("key");}
}

3. 适配器模式总结

优点：

解耦合: 适配器模式允许两个没有直接关联的类协同工作，降低了它们之间的耦合度。
提高复用性: 通过适配器，可以重用现有的类，而不需要修改它们的代码。
统一接口: 适配器模式提供了一种方法来统一多个不同的接口，使得它们可以被统一对待。
隐藏实现: 适配器模式隐藏了现有类的实现细节，只暴露出需要的接口。
灵活性: 可以根据需要自由地适配不同的类，提供了高度的灵活性。

缺点：

单一适配限制: 使用类适配器时，一次最多只能适配一个适配者类，这可能限制了其应用范围。
系统复杂度: 如果过度使用适配器，可能会导致系统结构变得复杂，难以理解和维护。

适用场景：

接口统一: 当需要统一多个类的接口时，适配器模式可以有效地将它们适配到一个统一的接口。
兼容性需求: 当现有的接口无法修改，但需要与其他系统或模块兼容时，适配器模式可以提供解决方案。