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前面我们学习了代理模式、桥接模式、装饰器模式#xff0c;本章再来学习一个比较常用的结构性模式#xff1a;适配器模式。这个模式相对来说比较简单#xff0c;应用场景也很具体。
关于适配器模式#xff0c;有类适配器和对象适配器两种实现方式#xff0c;以及常…概述
前面我们学习了代理模式、桥接模式、装饰器模式本章再来学习一个比较常用的结构性模式适配器模式。这个模式相对来说比较简单应用场景也很具体。
关于适配器模式有类适配器和对象适配器两种实现方式以及常见的 5 种常见的应用场景。同时还会通过剖析 sl4j 日志框架来给你展示这个模式在真实项目中的应用。此外在本章的最后还会对代理模式、桥接模式、装饰器模式和适配器模式这四种结构非常相似的设计模式做简单的对比对这几节的内容做一个简单的总结。 适配器模式的原理与实现
适配器模式Adapter Design Pattern就是用来做适配的它将不兼容的接口转换为可兼容的接口让原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。对于这个模式有一个经常被拿来解释它的例子就是 USB 转接头充当适配器把两种不兼容的接口通过转换变得可以一起工作。
原理很简单再看下它的代码实现。适配器模式有两种实现方式类适配器和对象适配器。其中类适配器使用继承关系来实现对象适配器使用组合关系来实现。具体的代码实现如下。其中 ITarget 表示要转化成的接口定义。Adaptee 是一组不兼容 ITarget 接口定义的接口Adaptor 将 Adaptee 转化成一组符合 ITarget 接口定义的接口。
// 类适配器基于继承
public interface ITarget {void f1();void f2();void fc();
}public class Adaptee {public void fa() { /*...*/ }public void fb() { /*...*/ }public void fc() { /*...*/ }
}public class Adaptor extends Adaptee implements ITarget {Overridepublic void f1() {super.fa();}Overridepublic void f2() {// 重新实现f2()...}// 这里fc()不需要实现直接继承自Adaptee这是跟对象适配器最大的不同点
}// 对象适配器基于组合
public interface ITarget {void f1();void f2();void fc();
}public class Adaptee {public void fa() { /*...*/ }public void fb() { /*...*/ }public void fc() { /*...*/ }
}public class Adaptor implements ITarget {private Adaptee adaptee;public Adaptor(Adaptee adaptee) {this.adaptee adaptee;}Overridepublic void f1() {adaptee.fa(); // 委托给Adaptee}Overridepublic void f2() {// 重新实现f2()...}Overridepublic void fc() {adaptee.fc();}
}针对这两种实现方式在实际开发中该如何选择呢判断的标准主要有两个一个是 Adaptee 接口的个数另一个是 Adaptee 和 ITarget 的契合程度。
如果 Adaptee 接口并不多那两种实现方式都可以。如果 Adaptee 接口很多而且 Adaptee 和 ITarget 接口定义大部分都相同那推荐使用类适配器因为 Adaptor 可以复用父类 Adaptee 的接口比起对象适配器的实现方式Adaptor 的代码量要少一些。如果 Adaptee 接口很多而且 Adaptee 和 ITarget 接口定义大部分都不同那推荐使用对象适配器因为组合结构相对于继承更加灵活。
适配器模式的应用场景
一般来说适配器模式可以看做是一种 “补偿模式”用来补救设计的缺陷。应用这种设计模式算是 “无奈之举”。如果在设计初期就能协调规模接口不兼容的问题那这种设计模式就没有应用的机会了。
适配器模式的应用场景是 “接口不兼容”。那实际的开发中什么情况下才会出现接口不兼容呢
1.封装有缺陷的接口设计
假设我们依赖的外部系统在接口设计方面有缺陷比如包含大量的静态方法引入之后会影响到我们自身代码的可测试性。为了隔离设计上的缺陷我们希望对外部系统提供的接口进行二次抽象出更好的接口设计这个时候就可以使用适配器模式了。
具体代码如下所示
public class CD { // 这个类来自外部SDK无权修改// ...public static void staticFunction1() { /*...*/ }public void uglyNamingFunction2() { /*...*/ }public void toManyParamsFunction3(int paramA, int paramB, ...) { /*...*/ }public void lowPerformanceFunction1() { /*...*/ }
}// 使用适配器模式进行重构
public interface ITarget {void function1();void function2();void function3(ParamsWrapperDefinition paramsWrapper);void function4();
}// 注意适配器类的命名不一定非得末尾带Adaptor
public class CDAdaptor extends CD implements ITarget {Overridepublic void function1() {CD.staticFunction1();}Overridepublic void function2() {super.uglyNamingFunction2();}Overridepublic void function3(ParamsWrapperDefinition paramsWrapper) {super.toManyParamsFunction3(paramsWrapper.getParamA(), ...);}Overridepublic void function4() {// reimplement it...}
}2.统一多个类的接口设计
某个功能的实现依赖多个外部系统或者说类。通过适配器模式将它们的接口适配为统一的接口定义然后我们就可以使用多态的特性来复用代码逻辑。
假设我们的系统要对用户输入的文本内容做敏感词过滤为了提高过滤的召回率我们引入了多款第三方敏感词过滤系统依次对用户输入的内容进行过滤过滤掉尽可能多的敏感词。但是每个系统提供的接口都是不同的这就意味着我们没法复用一套逻辑来调用各个系统。这个时候我们就可以使用适配器模式将所有系统的接口都适配为统一的接口定义这样我们就可以复用调用敏感词过滤的代码。
public class ASensitiveWordsFilter { // A敏感词过滤系统提供的接口// text是原始文本函数输出用***替换敏感词之后的文本public String filterSexyWords(String text) {// ...}public String filterPoliticalWords(String text) {// ...}
}public class BSensitiveWordsFilter { // B敏感词过滤系统提供的接口// text是原始文本函数输出用***替换敏感词之后的文本public String filter(String text) {// ...}
}public class CSensitiveWordsFilter { // C敏感词过滤系统提供的接口// text是原始文本函数输出用***替换敏感词之后的文本public String filter(String text, String mask) {// ...}
}// 未使用适配器模式之前的代码代码的可测试性、扩展性不好
public class RiskManagement {private ASensitiveWordsFilter aFilter new ASensitiveWordsFilter();private BSensitiveWordsFilter bFilter new BSensitiveWordsFilter();private CSensitiveWordsFilter cFilter new CSensitiveWordsFilter();public String filterSensitiveWords(String text) {String maskText aFilter.filterSexyWords(text);maskText aFilter.filterPoliticalWords(text);maskText bFilter.filter(text);maskText cFilter.filter(text, ***);return maskText;}
}// 使用适配器模式进行改造
public interface ISensitiveWordsFilter {String filter(String text);
}
public class ASensitiveWordsFilterAdaptor implements ISensitiveWordsFilter {private ASensitiveWordsFilter aFilter;Overridepublic String filter(String text) {String maskText aFilter.filterSexyWords(text);maskText aFilter.filterPoliticalWords(text);return maskText;}
}// 省略BSensitiveWordsFilterAdaptor、CASensitiveWordsFilterAdaptor...// 扩展性更好更加符合开闭原则如果添加一个新的敏感词过滤系统
// 这个类完全不用动而且基于接口而非实现编程代码的可测试性更好public class RiskManagement {private ListISensitiveWordsFilter filters new ArrayList();public void addSensitiveWordsFilter(ISensitiveWordsFilter filter) {filters.add(filter);}public String filterSensitiveWords(String text) {String maskText text;for (ISensitiveWordsFilter filter : filters) {maskText filter.filter(maskText);}return maskText;}
}3.替换依赖的外部系统
当我们把项目中依赖的一个外部系统替换为另一个外部系统时利用适配器模式可以减少对代码的改动。具体的代码如下所示
// 外部系统A
public interface IA {// ...void fa();
}public class A implements IA {// ...Overridepublic void fa() { /*...*/ }
}// 在项目中使用外部系统A
public class Demo {private IA a;public Demo(IA a) {this.a a;}// ...
}
Demo d new Demo(new A());// 将外部系统A替换成外部系统B
public class BAdaptor implements IA {private B b;public BAdaptor(B b) {this.b b;}Overridepublic void fa() { //...b.fb();}
}
// 借助BAdaptorDemo的代码中调用IA接口的地方无需改动只需要将BAdaptor如下注入到Demo即可
Demo d new Demo(new BAdaptor(new B()));4.兼容老版本接口
在做版本升级时对于要废弃的接口我们不直接将其删除而是暂时保留并且标注为 deprecated并将内部实现逻辑委托为新的接口实现。这样做的好处是让使用它的项目有个过渡期而不是强制进行代码修改。这也可以粗略地看作适配器的一个应用场景。
JDK 1.0 中包含一个比那里集合容器的类 Enumeration。JDK 2.0 对这个类进行了重构将它改名为 Iterator 类并对它的代码实现做了优化。但是考虑到如果将 Enumeration 直接从 JDK 2.0 中删除那使用 JDK 1.0 的项目如果切换到 JDK 2.0代码就会编译不通过。为了避免这种情况必须把项目中所有使用到 Enumeration 的地方都修改为 Iterator 才行。
单独一个项目做 Enumeration 到 Iterator 的替换勉强还能接受。但是使用 Java 开发的项目太多了一次 JDK 升级导致所有的项目不做代码修改就会编译报错这显然是不合理的。这就是我们经常所说的不兼容升级。为了做到兼容使用低版本的 JDK 的老代码可以暂时保留 Enumeration并将其实现替换为直接调用 Iterator。代码如下所示
public class Collections {// ...public static T EnumerationT enumeration(final CollectionT c) {return new EnumerationT() {private final IteratorT i c.iterator();public boolean hasMoreElements() {return i.hasNext();}public T nextElement() {return i.next();}};}// ...
}5.适配不同格式的数据
前面讲过适配器模式主要用于接口的适配实际上它还可以用在不同的数据之间的适配。比如把不同征信系统拉取的不同格式的征信数据统一为相同的格式以方便存储和使用。再比如Java 中的 Arrays.asList() 也可以看做是一种数据适配器将数组类型的数据转化为集合容器类型。
ListString names Arrays.asList(Larry, John, Mike);剖析适配器模式在 Java 日志中的应用
Java 中 有很多的日志框架在项目开发中常常用它们来打印日志信息。其中比较常用的有 log4j、logback、JDK 提供的 JULjava.util.logging、Apache 的 JCLJakarta Commons Logging等。
大部分日志框架都提供了相似的功能比如按照不同级别打印日志等但它们去并没有实现统一的接口。这主要可能是历史原因没有一开始就制定接口规范。
如果只是开发一个自己用的项目那用什么日志框架都可以随便选一个就好。但是如果开发的是一个集成到其他系统的组件、框架、类库等那日志框架的选择就没有那么随意了。
比如项目中的某个组件使用 log4j 来打印日志而项目本身使用的是 logback。将组件引入到项目后我们的项目就相当于有了两套日志打印框架。每种日志打印框架都有自己特有的配置方式。所以我们要针对每种日志框架编写不同的配置文件比如日志存储的文件地址、打印日志的格式。如果引入多个组件每个组件使用的日志框架都不一样那日志本身的管理工作就变得非常复杂。所以为了解决这个问题我们需要统一日志打印框架。
如果你是 Java 开发工程师那 sl4j 这个日志框架你肯定不陌生它相当于 JDBC 规范提供了一套打印日志的统一接口规范。不过它只定义了接口并没有提供具体的实现需要配合其他日志框架log4j、logback、…来使用。
不仅如此sl4j 的出现晚于 JUL、JCL、log4j 等日志框架所以这些日志框架也不可能牺牲掉版本兼容性将接口改造成符合 sl4j 接口规范。sl4j 事先考虑了这个问题所以它不仅仅提供了统一的接口定义还提供了针对不同日志框架的适配器。对不同日志框架的接口进行二次封装适配成统一的 sl4j 接口定义。
所以在开发业务系统或者开发框架、组件的时候我们统一使用 sl4j 提供的接口来编写打印日志的代码具体使用哪种日期框架实现log4j、logback、…是可以动态指定的使用 Java 的 SPI 技术只需要将相应的 SDK 导入到项目中即可。
代理、桥接、装饰器、适配器 4 种设计模式的区别
代理、桥接、装饰器、适配器这 4 种设计模式是比较常用的结构型设计模式。它们的代码结构非常相似。笼统来说都可以成为 Wrapper 模式也就是通过 Wrapper 类二次封装原始类。
尽管代码结构相似但这 4 种设计模式的用意完全不同。这里简单说下它们之间的区别
代理模式代理模式在不改变原始类接口的条件下为原始类定义 一个代理类主要的目的是控制访问而非加强功能这是它跟装饰器模式的最大不同。桥接模式桥接模式的目的是将接口部分和实现部分分离从而让它们可以较为容易、也相对独立地加以改变。装饰器模式装饰器模式在不改变原始类接口的情况下对原始类功能进行增强并支持多个装饰器的嵌套使用。适配器模式适配器模式一种时候的补救策略。适配器提供跟原始类不同的接口而代理模式、装饰者模式提供的都是跟原始类相同的接口。
总结
适配器模式是用来做适配它将不兼容的接口转换为可以兼容的接口让原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。适配器模式有两种实现方式类适配器和对象适配器。类适配器使用继承关系来实现对象适配器使用组合关系来实现。
一般来说适配器可以看作是一种 “补偿模式”用来补救设计上的缺陷。应用这种模式算式 “无奈之举”如果在设计初期就能协调规避接口不兼容的问题那这种模式就没有应用的机会了。
在实际的开发中什么情况下才会出现接口不兼容呢我总结了下面这 5 种场景
封装有缺陷的接口统一多个类的接口设计替换依赖的外部系统兼容老版本接口适配不同格式的数据
