——.NET設(shè)計(jì)模式系列之八
Terrylee
，
2006
年
2
月
概述
在軟件系統(tǒng)中，由于應(yīng)用環(huán)境的變化，常常需要將“一些現(xiàn)存的對(duì)象”放在新的環(huán)境中應(yīng)用，但是新環(huán)境要求的接口是這些現(xiàn)存對(duì)象所不滿足的。那么如何應(yīng)對(duì)這種“遷移的變化”？如何既能利用現(xiàn)有對(duì)象的良好實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又能滿足新的應(yīng)用環(huán)境所要求的接口？這就是本文要說(shuō)的
Adapter
模式。
意圖
將一個(gè)類(lèi)的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個(gè)接口。
Adapter
模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類(lèi)可以一起工作。
結(jié)構(gòu)圖
圖
1
類(lèi)的
Adapter
模式結(jié)構(gòu)圖
圖
2
對(duì)象的
Adapter
模式結(jié)構(gòu)圖
生活中的例子
適配器模式允許將一個(gè)類(lèi)的接口轉(zhuǎn)換成客戶期望的另一個(gè)接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的類(lèi)可以一起工作。扳手提供了一個(gè)適配器的例子。一個(gè)孔套在棘齒上，棘齒的每個(gè)邊的尺寸是相同的。在美國(guó)典型的邊長(zhǎng)為
1/2''
和
1/4''
。顯然，如果不使用一個(gè)適配器的話，
1/2''
的棘齒不能適合
1/4''
的孔。一個(gè)
1/2''
至
1/4''
的適配器具有一個(gè)
1/2''
的陰槽來(lái)套上一個(gè)
1/2''
的齒，同時(shí)有一個(gè)
1/4
的陽(yáng)槽來(lái)卡入
1/4''
的扳手。
圖
3
使用扳手適配器例子的適配器對(duì)象圖
適配器模式解說(shuō)
我們還是以日志記錄程序?yàn)槔诱f(shuō)明
Adapter
模式。現(xiàn)在有這樣一個(gè)場(chǎng)景：假設(shè)我們?cè)谲浖_(kāi)發(fā)中要使用一個(gè)第三方的日志記錄工具，該日志記錄工具支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)日志記錄
DatabaseLog
和文本文件記錄
FileLog
兩種方式，它提供給我們的
API
接口是
Write()
方法，使用方法如下：
Log
.
Write(
"Logging Message!"
);
當(dāng)軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)進(jìn)行到一半時(shí)，處于某種原因不能繼續(xù)使用該日志記錄工具了，需要采用另外一個(gè)日志記錄工具，它同樣也支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)日志記錄
DatabaseLog
和文本文件記錄
FileLog
兩種方式，只不過(guò)它提供給我們的
API
接口是
WriteLog()
方法，使用方法如下：
Log
.
WriteLog(
"Logging Message!"
);
該日志記錄工具的類(lèi)結(jié)構(gòu)圖如下：
圖
4
日志記錄工具類(lèi)結(jié)構(gòu)圖
它的實(shí)現(xiàn)代碼如下：
public
abstract
class
LogAdaptee
{
public
abstract
void
WriteLog();
}
public
class
DatabaseLog:LogAdaptee
{
public
override
void
WriteLog()
{
Console
.
WriteLine(
"Called WriteLog Method"
);
}
}
public
class
FileLog:LogAdaptee
{
public
override
void
WriteLog()
{
Console
.
WriteLine(
"Called WriteLog Method"
);
}
}
在我們開(kāi)發(fā)完成的應(yīng)用程序中日志記錄接口中（不妨稱之為
ILogTarget
接口，在本例中為了更加清楚地說(shuō)明，在命名上采用了
Adapter
模式中的相關(guān)角色名字），卻用到了大量的
Write()
方法，程序已經(jīng)全部通過(guò)了測(cè)試，我們不能去修改該接口。代碼如下：
public
interface
ILogTarget
{
void
Write();
}
這時(shí)也許我們會(huì)想到修改現(xiàn)在的日志記錄工具的
API
接口，但是由于版權(quán)等原因我們不能夠修改它的源代碼，此時(shí)
Adapter
模式便可以派上用場(chǎng)了。下面我們通過(guò)
Adapter
模式來(lái)使得該日志記錄工具能夠符合我們當(dāng)前的需求。
前面說(shuō)過(guò)，
Adapter
模式有兩種實(shí)現(xiàn)形式的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，首先來(lái)看一下類(lèi)適配器如何實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在唯一可行的辦法就是在程序中引入新的類(lèi)型，讓它去繼承
LogAdaptee
類(lèi)，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)已有的
ILogTarget
接口。由于
LogAdaptee
有兩種類(lèi)型的方式，自然我們要引入兩個(gè)分別為
DatabaseLogAdapter
和
FileLogAdapter
的類(lèi)。
圖
5
引入類(lèi)適配器后的結(jié)構(gòu)圖
實(shí)現(xiàn)代碼如下：
public
class
DatabaseLogAdapter:DatabaseLog,ILogTarget
{
public
void
Write()
{
WriteLog();
}
}
public
class
FileLogAdapter:FileLog,ILogTarget
{
public
void
Write()
{
this
.
WriteLog();
}
}
這里需要注意的一點(diǎn)是我們?yōu)槊恳环N日志記錄方式都編寫(xiě)了它的適配類(lèi)，那為什么不能為抽象類(lèi)
LogAdaptee
來(lái)編寫(xiě)一個(gè)適配類(lèi)呢？因?yàn)?
DatabaseLog
和
FileLog
雖然同時(shí)繼承于抽象類(lèi)
LogAdaptee
，但是它們具體的
WriteLog()
方法的實(shí)現(xiàn)是不同的。只有繼承于該具體類(lèi)，才能保留其原有的行為。
我們看一下這時(shí)客戶端的程序的調(diào)用方法：
public
class
App
{
public
static
void
Main()
{
ILogTarget dbLog
=
new
DatabaseLogAdapter();
dbLog
.
Write(
"Logging Database..."
);
ILogTarget fileLog
=
new
FileLogAdapter();
fileLog
.
Write(
"Logging File..."
);
}
}
下面看一下如何通過(guò)對(duì)象適配器的方式來(lái)達(dá)到我們適配的目的。對(duì)象適配器是采用對(duì)象組合而不是使用繼承，類(lèi)結(jié)構(gòu)圖如下：
圖
6
引入對(duì)象適配器后的結(jié)構(gòu)圖
實(shí)現(xiàn)代碼如下：
public
class
LogAdapter:ILogTarget
{
private
LogAdaptee _adaptee;
public
LogAdapter(LogAdaptee adaptee)
{
this
.
_adaptee
=
adaptee;
}
public
void
Write()
{
_adaptee
.
WriteLog();
}
}
與類(lèi)適配器相比較，可以看到最大的區(qū)別是適配器類(lèi)的數(shù)量減少了，不再需要為每一種具體的日志記錄方式來(lái)創(chuàng)建一個(gè)適配器類(lèi)。同時(shí)可以看到，引入對(duì)象適配器后，適配器類(lèi)不再依賴于具體的
DatabaseLog
類(lèi)和
FileLog
類(lèi)，更好的實(shí)現(xiàn)了松耦合。
再看一下客戶端程序的調(diào)用方法：
public
class
App
{
public
static
void
Main()
{
ILogTarget dbLog
=
new
LogAdapter(
new
DatabaseLog());
dbLog
.
Write(
"Logging Database..."
);
ILogTarget fileLog
=
new
LogAdapter(
new
FileLog());
fileLog
.
Write(
"Logging Database..."
);
}
}
通過(guò)
Adapter
模式，我們很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有組件的復(fù)用。對(duì)比以上兩種適配方式，可以總結(jié)出，在類(lèi)適配方式中，我們得到的適配器類(lèi)
DatabaseLogAdapter
和
FileLogAdapter
具有它所繼承的父類(lèi)的所有的行為，同時(shí)也具有接口
ILogTarget
的所有行為，這樣其實(shí)是違背了面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則中的類(lèi)的單一職責(zé)原則，而對(duì)象適配器則更符合面向?qū)ο蟮木瘢栽趯?shí)際應(yīng)用中不太推薦類(lèi)適配這種方式。再換個(gè)角度來(lái)看類(lèi)適配方式，假設(shè)我們要適配出來(lái)的類(lèi)在記錄日志時(shí)同時(shí)寫(xiě)入文件和數(shù)據(jù)庫(kù)，那么用對(duì)象適配器我們會(huì)這樣去寫(xiě)：
public
class
LogAdapter:ILogTarget
{
private
LogAdaptee _adaptee1;
private
LogAdaptee _adaptee2;
public
LogAdapter(LogAdaptee adaptee1,LogAdaptee adaptee2)
{
this
.
_adaptee1
=
adaptee1;
this
.
_adaptee2
=
adaptee2;
}
public
void
Write()
{
_adaptee1
.
WriteLog();
_adaptee2
.
WriteLog();
}
}
如果改用類(lèi)適配器，難道這樣去寫(xiě)：
public
class
DatabaseLogAdapter:DatabaseLog,FileLog,ILogTarget
{
public
void
Write()
{
//WriteLog();
}
}
顯然是不對(duì)的，這樣的解釋雖說(shuō)有些牽強(qiáng)，也足以說(shuō)明一些問(wèn)題，當(dāng)然了并不是說(shuō)類(lèi)適配器在任何情況下都不使用，針對(duì)開(kāi)發(fā)場(chǎng)景不同，某些時(shí)候還是可以用類(lèi)適配器的方式。
.NET
中的適配器模式
1
．Adapter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之間的一條紐帶，一座橋梁。我們知道，COM組件對(duì)象與.NET類(lèi)對(duì)象是完全不同的，但為了使COM客戶程序象調(diào)用COM組件一樣調(diào)用.NET對(duì)象，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(lèi)就是RCW(Runtime Callable Wrapper)。RCW實(shí)際上是runtime生成的一個(gè).NET類(lèi)，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：
圖7 .NET程序與COM互相調(diào)用示意圖
2
．.NET中的另一個(gè)Adapter模式的應(yīng)用就是DataAdapter。ADO.NET為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)提供了多個(gè)接口和基類(lèi)，其中最重要的接口之一是IdataAdapter。與之相對(duì)應(yīng)的DataAdpter是一個(gè)抽象類(lèi)，它是ADO.NET與具體數(shù)據(jù)庫(kù)操作之間的數(shù)據(jù)適配器的基類(lèi)。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(lèi)型無(wú)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。注意這是一個(gè)適配器的變體。
實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)
1
．
Adapter
模式主要應(yīng)用于“希望復(fù)用一些現(xiàn)存的類(lèi)，但是接口又與復(fù)用環(huán)境要求不一致的情況”，在遺留代碼復(fù)用、類(lèi)庫(kù)遷移等方面非常有用。
2
．
Adapter
模式有對(duì)象適配器和類(lèi)適配器兩種形式的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，但是類(lèi)適配器采用“多繼承”的實(shí)現(xiàn)方式，帶來(lái)了不良的高耦合，所以一般不推薦使用。對(duì)象適配器采用“對(duì)象組合”的方式，更符合松耦合精神。
3
．
Adapter
模式的實(shí)現(xiàn)可以非常的靈活，不必拘泥于
GOF23
中定義的兩種結(jié)構(gòu)。例如，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)，來(lái)達(dá)到適配的目的。
4
．
Adapter
模式本身要求我們盡可能地使用“面向接口的編程”風(fēng)格，這樣才能在后期很方便的適配。
[
以上幾點(diǎn)引用自
MSDN WebCast]
效果
對(duì)于類(lèi)適配器：
1
．用一個(gè)具體的
Adapter
類(lèi)對(duì)
Adaptee
和
Taget
進(jìn)行匹配。結(jié)果是當(dāng)我們想要匹配一個(gè)類(lèi)以及所有它的子類(lèi)時(shí)，類(lèi)
Adapter
將不能勝任工作。
2
．使得
Adapter
可以重定義
Adaptee
的部分行為，因?yàn)?
Adapter
是
Adaptee
的一個(gè)子類(lèi)。
3
．僅僅引入了一個(gè)對(duì)象，并不需要額外的指針一間接得到
Adaptee.
對(duì)于對(duì)象適配器：
1
．允許一個(gè)
Adapter
與多個(gè)
Adaptee
，即
Adaptee
本身以及它的所有子類(lèi)（如果有子類(lèi)的話）同時(shí)工作。
Adapter
也可以一次給所有的
Adaptee
添加功能。
2
．使得重定義
Adaptee
的行為比較困難。這就需要生成
Adaptee
的子類(lèi)并且使得
Adapter
引用這個(gè)子類(lèi)而不是引用
Adaptee
本身。
適用性
在以下各種情況下使用適配器模式：
1
．系統(tǒng)需要使用現(xiàn)有的類(lèi)，而此類(lèi)的接口不符合系統(tǒng)的需要。
2
．想要建立一個(gè)可以重復(fù)使用的類(lèi)，用于與一些彼此之間沒(méi)有太大關(guān)聯(lián)的一些類(lèi)，包括一些可能在將來(lái)引進(jìn)的類(lèi)一起工作。這些源類(lèi)不一定有很復(fù)雜的接口。
3
．（對(duì)對(duì)象適配器而言）在設(shè)計(jì)里，需要改變多個(gè)已有子類(lèi)的接口，如果使用類(lèi)的適配器模式，就要針對(duì)每一個(gè)子類(lèi)做一個(gè)適配器，而這不太實(shí)際。
總結(jié)
總之，通過(guò)運(yùn)用
Adapter
模式，就可以充分享受進(jìn)行類(lèi)庫(kù)遷移、類(lèi)庫(kù)重用所帶來(lái)的樂(lè)趣。
參考資料
閻宏，《
Java
與模式》，電子工業(yè)出版社
James W. Cooper
，《
C#
設(shè)計(jì)模式》，電子工業(yè)出版社
Alan Shalloway James R. Trott
，《
Design Patterns Explained
》，中國(guó)電力出版社
MSDN WebCast
《
C#
面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式縱橫談
(7)
：
Adapter
適配器模式
(
結(jié)構(gòu)型模式
)
》
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