C#設(shè)計(jì)模式(7)——適配器模式（Adapter Pattern）

一、引言

在實(shí)際的開發(fā)過程中，由于應(yīng)用環(huán)境的變化（例如使用語(yǔ)言的變化），我們需要的實(shí)現(xiàn)在新的環(huán)境中沒有現(xiàn)存對(duì)象可以滿足，但是其他環(huán)境卻存在這樣現(xiàn)存的對(duì)象。那么如果將“將現(xiàn)存的對(duì)象”在新的環(huán)境中進(jìn)行調(diào)用呢？解決這個(gè)問題的辦法就是我們本文要介紹的適配器模式——使得新環(huán)境中不需要去重復(fù)實(shí)現(xiàn)已經(jīng)存在了的實(shí)現(xiàn)而很好地把現(xiàn)有對(duì)象（指原來環(huán)境中的現(xiàn)有對(duì)象）加入到新環(huán)境來使用。

二、適配器模式的詳細(xì)介紹

2.1 定義

下面讓我們看看適配器的定義，適配器模式——把一個(gè)類的接口變換成客戶端所期待的另一種接口，從而使原本接口不匹配而無法一起工作的兩個(gè)類能夠在一起工作。適配器模式有類的適配器模式和對(duì)象的適配器模式兩種形式，下面我們分別討論這兩種形式的實(shí)現(xiàn)和給出對(duì)應(yīng)的類圖來幫助大家理清類之間的關(guān)系。

2.2 類的適配器模式實(shí)現(xiàn)

在這里以生活中的一個(gè)例子來進(jìn)行演示適配器模式的實(shí)現(xiàn)，具體場(chǎng)景是: 在生活中，我們買的電器插頭是2個(gè)孔的，但是我們買的插座只有三個(gè)孔的，此時(shí)我們就希望電器的插頭可以轉(zhuǎn)換為三個(gè)孔的就好，這樣我們就可以直接把它插在插座上，此時(shí)三個(gè)孔插頭就是客戶端期待的另一種接口，自然兩個(gè)孔的插頭就是現(xiàn)有的接口，適配器模式就是用來完成這種轉(zhuǎn)換的，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

using System;
/// 這里以插座和插頭的例子來詮釋適配器模式
/// 現(xiàn)在我們買的電器插頭是2個(gè)孔，但是我們買的插座只有3個(gè)孔的
/// 這是我們想把電器插在插座上的話就需要一個(gè)電適配器
namespace 設(shè)計(jì)模式之適配器模式
{
    /// <summary>
    /// 客戶端，客戶想要把2個(gè)孔的插頭 轉(zhuǎn)變成三個(gè)孔的插頭，這個(gè)轉(zhuǎn)變交給適配器就好
    /// 既然適配器需要完成這個(gè)功能，所以它必須同時(shí)具體2個(gè)孔插頭和三個(gè)孔插頭的特征
    /// </summary>
    class Client
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 現(xiàn)在客戶端可以通過電適配要使用2個(gè)孔的插頭了
            IThreeHole threehole = new PowerAdapter();
            threehole.Request();
            Console.ReadLine();
        }
    }
    /// <summary>
    /// 三個(gè)孔的插頭，也就是適配器模式中的目標(biāo)角色
    /// </summary>
    public interface IThreeHole
    {
        void Request();
    }
    /// <summary>
    /// 兩個(gè)孔的插頭，源角色——需要適配的類
    /// </summary>
    public abstract class TwoHole
    {
        public void SpecificRequest()
        {
            Console.WriteLine("我是兩個(gè)孔的插頭");
        }
    }
    /// <summary>
    /// 適配器類，接口要放在類的后面
    /// 適配器類提供了三個(gè)孔插頭的行為，但其本質(zhì)是調(diào)用兩個(gè)孔插頭的方法
    /// </summary>
    public class PowerAdapter:TwoHole,IThreeHole
    {
        /// <summary>
        /// 實(shí)現(xiàn)三個(gè)孔插頭接口方法
        /// </summary>
        public void Request()
        {
            // 調(diào)用兩個(gè)孔插頭方法
            this.SpecificRequest();
        }
    }
}

從上面代碼中可以看出，客戶端希望調(diào)用Request方法（即三個(gè)孔插頭），但是我們現(xiàn)有的類（即2個(gè)孔的插頭）并沒有Request方法，它只有SpecificRequest方法（即兩個(gè)孔插頭本身的方法），然而適配器類（適配器必須實(shí)現(xiàn)三個(gè)孔插頭接口和繼承兩個(gè)孔插頭類）可以提供這種轉(zhuǎn)換，它提供了Request方法的實(shí)現(xiàn)（其內(nèi)部調(diào)用的是兩個(gè)孔插頭，因?yàn)檫m配器只是一個(gè)外殼罷了，包裝著兩個(gè)孔插頭（因?yàn)橹挥羞@樣，電器才能使用），并向外界提供三個(gè)孔插頭的外觀，）以供客戶端使用。

2.3 類圖

上面實(shí)現(xiàn)中，因?yàn)檫m配器（PowerAdapter類）與源角色（TwoHole類）是繼承關(guān)系，所以該適配器模式是類的適配器模式，具體對(duì)應(yīng)的類圖為：

2.4 對(duì)象的適配器模式

上面都是類的適配器模式的介紹，然而適配器模式還有另外一種形式——對(duì)象的適配器模式，這里就具體講解下它的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的分析思路：既然現(xiàn)在適配器類不能繼承TwoHole抽象類了（因?yàn)橛美^承就屬于類的適配器了），但是適配器類無論如何都要實(shí)現(xiàn)客戶端期待的方法的，即Request方法，所以一定是要繼承ThreeHole抽象類或IThreeHole接口的，然而適配器類的Request方法又必須調(diào)用TwoHole的SpecificRequest方法，又不能用繼承，這時(shí)候就想，不能繼承，但是我們可以在適配器類中創(chuàng)建TwoHole對(duì)象，然后在Requst中使用TwoHole的方法了。正如我們分析的那樣，對(duì)象的適配器模式的實(shí)現(xiàn)正式如此。下面就讓我看看具體實(shí)現(xiàn)代碼：

namespace 對(duì)象的適配器模式
{
    class Client
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 現(xiàn)在客戶端可以通過電適配要使用2個(gè)孔的插頭了
            ThreeHole threehole = new PowerAdapter();
            threehole.Request();
            Console.ReadLine();
        }
    }
    /// <summary>
    /// 三個(gè)孔的插頭，也就是適配器模式中的目標(biāo)(Target)角色
    /// </summary>
    public class ThreeHole
    {
        // 客戶端需要的方法
        public virtual void Request()
        {
            // 可以把一般實(shí)現(xiàn)放在這里
        }
    }
    /// <summary>
    /// 兩個(gè)孔的插頭，源角色——需要適配的類
    /// </summary>
    public class TwoHole
    {
        public void SpecificRequest()
        {
            Console.WriteLine("我是兩個(gè)孔的插頭");
        }
    }
    /// <summary>
    /// 適配器類，這里適配器類沒有TwoHole類，
    /// 而是引用了TwoHole對(duì)象，所以是對(duì)象的適配器模式的實(shí)現(xiàn)
    /// </summary>
    public class PowerAdapter : ThreeHole
    {
        // 引用兩個(gè)孔插頭的實(shí)例,從而將客戶端與TwoHole聯(lián)系起來
        public TwoHole twoholeAdaptee = new TwoHole();
        /// <summary>
        /// 實(shí)現(xiàn)三個(gè)孔插頭接口方法
        /// </summary>
        public override void Request()
        {
            twoholeAdaptee.SpecificRequest();
        }
    }
}

從上面代碼可以看出,對(duì)象的適配器模式正如我們開始分析的思路去實(shí)現(xiàn)的, 其中客戶端調(diào)用代碼和類的適配器實(shí)現(xiàn)基本相同,下面讓我們看看對(duì)象的適配器模式的類圖,具體類圖如下:

三、適配器模式的優(yōu)缺點(diǎn)

在引言部分已經(jīng)提出,適配器模式用來解決現(xiàn)有對(duì)象與客戶端期待接口不一致的問題,下面詳細(xì)總結(jié)下適配器兩種形式的優(yōu)缺點(diǎn)。

類的適配器模式：

優(yōu)點(diǎn)：

• 可以在不修改原有代碼的基礎(chǔ)上來復(fù)用現(xiàn)有類，很好地符合 “開閉原則”

• 可以重新定義Adaptee(被適配的類)的部分行為，因?yàn)樵陬愡m配器模式中，Adapter是Adaptee的子類

• 僅僅引入一個(gè)對(duì)象，并不需要額外的字段來引用Adaptee實(shí)例（這個(gè)即是優(yōu)點(diǎn)也是缺點(diǎn)）。

缺點(diǎn)：

• 用一個(gè)具體的Adapter類對(duì)Adaptee和Target進(jìn)行匹配，當(dāng)如果想要匹配一個(gè)類以及所有它的子類時(shí)，類的適配器模式就不能勝任了。因?yàn)轭惖倪m配器模式中沒有引入Adaptee的實(shí)例，光調(diào)用this.SpecificRequest方法并不能去調(diào)用它對(duì)應(yīng)子類的SpecificRequest方法。

• 采用了 “多繼承”的實(shí)現(xiàn)方式，帶來了不良的高耦合。

對(duì)象的適配器模式

優(yōu)點(diǎn)：

• 可以在不修改原有代碼的基礎(chǔ)上來復(fù)用現(xiàn)有類，很好地符合 “開閉原則”（這點(diǎn)是兩種實(shí)現(xiàn)方式都具有的）

• 采用 “對(duì)象組合”的方式，更符合松耦合。

缺點(diǎn)：

• 使得重定義Adaptee的行為較困難，這就需要生成Adaptee的子類并且使得Adapter引用這個(gè)子類而不是引用Adaptee本身。

四、使用場(chǎng)景

在以下情況下可以考慮使用適配器模式：

1. 系統(tǒng)需要復(fù)用現(xiàn)有類，而該類的接口不符合系統(tǒng)的需求

2. 想要建立一個(gè)可重復(fù)使用的類，用于與一些彼此之間沒有太大關(guān)聯(lián)的一些類，包括一些可能在將來引進(jìn)的類一起工作。

3. 對(duì)于對(duì)象適配器模式，在設(shè)計(jì)里需要改變多個(gè)已有子類的接口，如果使用類的適配器模式，就要針對(duì)每一個(gè)子類做一個(gè)適配器，而這不太實(shí)際。

五、.NET中適配器模式的實(shí)現(xiàn)

1．適配器模式在.NET Framework中的一個(gè)最大的應(yīng)用就是COM Interop。COM Interop就好像是COM和.NET之間的一座橋梁（關(guān)于COM互操作更多內(nèi)容可以參考我的互操作系列）。COM組件對(duì)象與.NET類對(duì)象是完全不同的，但為了使.NET程序

象使用.NET對(duì)象一樣使用COM組件，微軟在處理方式上采用了Adapter模式，對(duì)COM對(duì)象進(jìn)行包裝，這個(gè)包裝類就是RCW(Runtime Callable Wrapper)。RCW實(shí)際上是runtime生成的一個(gè).NET類，它包裝了COM組件的方法，并內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對(duì)COM組件的調(diào)用。如下圖所示：

2．.NET中的另外一個(gè)適配器模式的應(yīng)用就是DataAdapter。ADO.NET為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問提供了多個(gè)接口和基類，其中最重要的接口之一是IdataAdapter。DataAdpter起到了數(shù)據(jù)庫(kù)到DataSet橋接器的作用，使應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)操作統(tǒng)一到DataSet上，而與具體的數(shù)據(jù)庫(kù)類型無關(guān)。甚至可以針對(duì)特殊的數(shù)據(jù)源編制自己的DataAdpter，從而使我們的應(yīng)用程序與這些特殊的數(shù)據(jù)源相兼容。

六、總結(jié)

到這里適配器模式的介紹就結(jié)束了，本文主要介紹了適配器模式的兩種實(shí)現(xiàn)、分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)以及使用場(chǎng)景的介紹，在適配器模式中，適配器可以是抽象類，并適配器模式的實(shí)現(xiàn)是非常靈活的，我們完全可以將Adapter模式中的“現(xiàn)存對(duì)象”作為新的接口方法參數(shù)，適配器類可以根據(jù)參數(shù)參數(shù)可以返回一個(gè)合適的實(shí)例給客戶端。