适配器模式+源码分析

Posted 2021-06-29 活跃的咸鱼

生活中的案例

不同国家使用的插头是不同的。有一天程序员老王去泰国旅游晚上回到酒店正准备给手机充电发现充电器并不能适配泰国的插座，此时老王很是郁闷于是喊来了酒店的管理人员，酒店的管理人员给了老王一个多功能转换插头（相当于适配器），老王手机可以充电了，于是老王又可以快乐的玩起了手机，开心的逛CSDN了。

适配器模式

概念：适配器模式（Adapter Pattern）是作为两个不兼容的接口之间的桥梁。这种类型的设计模式属于结构型模式，它结合了两个独立接口的功能，主要的目的是兼容性，让原本因接口不匹配不能一起工作的两个类可以协同工作。

分类：

类适配器模式、对象适配器模式、接口适配器模式

工作原理

1. 适配器模式：将一个类的接口转换成另一种接口.让原本接口不兼容的类可以兼容
2. 从用户的角度看不到被适配者，是解耦的
3. 用户调用适配器转化出来的目标接口方法，适配器再调用被适配者的相关接口方法
4. 用户收到反馈结果，感觉只是和目标接口交互，如图
   

类图

Target（目标抽象类）：目标抽象类定义客户所需接口，可以是一个抽象类或接口，也可以是具体类。

Adapter（适配器类）：适配器可以调用另一个接口，作为一个转换器，对Adaptee和Target进行适配，适配器类是适配器模式的核心，在对象适配器中，它通过继承Target并关联一个Adaptee对象使二者产生联系。

Adaptee（适配者类）：适配者即被适配的角色，它定义了一个已经存在的接口，这个接口需要适配，适配者类一般是一个具体类，包含了客户希望使用的业务方法，在某些情况下可能没有适配者类的源代码。

类适配器模式

下面我们用代码的形式来解决老王充电器插头不适配的问题。

//Target  相当于老王想要的充电器插座的类型
public interface Socket {
    void charge();
}
//Adaptee  老王需要的充电器类型如何使老王能够获得呢
public class TwoSocket {
    public void chargeTwo(){
        System.out.println("老王如愿以偿的获得了一个双孔插座......");
");
    }
}
//适配器 
public class TwoSocketAdapter extends TwoSocket implements Socket {
    @Override
    public void charge() {
      chargeTwo();
    }

}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Socket player=new TwoSocketAdapter();
        player.charge();
    }
}
老王如愿以偿的获得了一个双孔插座......

对象适配器

对象适配器与类适配器不同之处在于，类适配器是通过继承来完成适配的，对象适配器是通过关联来完成的。这里只需要将TwoSocketAdapter进行稍微的修改便可以转变为对象适配器

public class TwoSocketAdapter implements Socket {
    private TwoSocketAdapter socketAdapter=new TwoSocketAdapter();
    @Override
    public void charge() {
     socketAdapter.chargeTwo();
    }

}

接口适配器模式

1. 一些书籍称为：适配器模式(Default Adapter Pattern)或缺省适配器模式。
2. 当不需要全部实现接口提供的方法时，可先设计一个抽象类实现接口，并为该接口中每个方法提供一个默认实现（空方法），那么该抽象类的子类可有选择地覆盖父类的某些方法来实现需求
3. 适用于一个接口不想使用其所有的方法的情况。

下面是一组行为动作接口，比如有个动物类小鸟要实现其飞的动作。可以用接口适配器模式。设计一个抽象类实现接口抽象类的子类可有选择地覆盖父类的某些方法来实现需求。

public interface Action {

    void play();
    void swim();
    void fly();
}

public abstract class FlyAction implements Action{
   
}
public class Bird{
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("fly.......");
    }
}

适配器模式总结

主要优点：

1. 将目标类和适配者类解耦，通过引入一个适配器类来重用现有的适配者类，无须修改原有结构。
2. 增加了类的透明性和复用性，将具体的业务实现过程封装在适配者类中，对于客户端类而言是透明的，而且提高了适配者的复用性，同一个适配者类可以在多个不同的系统中复用。
3. 灵活性和扩展性都非常好，通过使用配置文件，可以很方便地更换适配器，也可以在不修改原有代码的基础上增加新的适配器类，完全符合“开闭原则”。

类适配器模式还有如下优点：

1. 由于适配器类是适配者类的子类，因此可以在适配器类中置换一些适配者的方法，使得适配器的灵活性更强。

对象适配器模式还有如下优点：

1. 一个对象适配器可以把多个不同的适配者适配到同一个目标；
2. 可以适配一个适配者的子类，由于适配器和适配者之间是关联关系，根据“里氏代换原则”，适配者的子类也可通过该适配器进行适配。

类适配器模式的缺点如下：

1. 对于Java、C#等不支持多重类继承的语言，一次最多只能适配一个适配者类，不能同时适配多个适配者；
2. 适配者类不能为最终类，如在Java中不能为final类，C#中不能为sealed类；
3. 在Java、C#等语言中，类适配器模式中的目标抽象类只能为接口，不能为类，其使用有一定的局限性。

对象适配器模式的缺点如下：

1. 与类适配器模式相比，要在适配器中置换适配者类的某些方法比较麻烦。如果一定要置换掉适配者类的一个或多个方法，可以先做一个适配者类的子类，将适配者类的方法置换掉，然后再把适配者类的子类当做真正的适配者进行适配，实现过程较为复杂。

适用场景：

系统需要使用一些现有的类，而这些类的接口（如方法名）不符合系统的需要，甚至没有这些类的源代码。

想创建一个可以重复使用的类，用于与一些彼此之间没有太大关联的一些类，包括一些可能在将来引进的类一起工作。

源码分析适配器模式的典型应用

spring AOP中的适配器模式

在Spring的Aop中，使用的 Advice（通知） 来增强被代理类的功能。

Advice的类型有：MethodBeforeAdvice、AfterReturningAdvice、ThrowsAdvice

在每个类型 Advice 都有对应的拦截器：MethodBeforeAdviceInterceptor、AfterReturningAdviceInterceptor、ThrowsAdviceInterceptor

Spring需要将每个 Advice 都封装成对应的拦截器类型，返回给容器，所以需要使用适配器模式对 Advice 进行转换
三个适配者类 Adaptee 如下：

public interface MethodBeforeAdvice extends BeforeAdvice {
    void before(Method var1, Object[] var2, @Nullable Object var3) throws Throwable;
}

public interface AfterReturningAdvice extends AfterAdvice {
    void afterReturning(@Nullable Object var1, Method var2, Object[] var3, @Nullable Object var4) throws Throwable;
}

public interface ThrowsAdvice extends AfterAdvice {
}

目标接口 Target，有两个方法，一个判断 Advice 类型是否匹配，一个是工厂方法，创建对应类型的 Advice 对应的拦截器

public interface AdvisorAdapter {
    boolean supportsAdvice(Advice var1);
    MethodInterceptor getInterceptor(Advisor var1);
}

三个适配器类 Adapter 分别如下，注意其中的 Advice、Adapter、Interceptor之间的对应关系

class MethodBeforeAdviceAdapter implements AdvisorAdapter, Serializable {
	@Override
	public boolean supportsAdvice(Advice advice) {
		return (advice instanceof MethodBeforeAdvice);
	}

	@Override
	public MethodInterceptor getInterceptor(Advisor advisor) {
		MethodBeforeAdvice advice = (MethodBeforeAdvice) advisor.getAdvice();
		return new MethodBeforeAdviceInterceptor(advice);
	}
}

@SuppressWarnings("serial")
class AfterReturningAdviceAdapter implements AdvisorAdapter, Serializable {
	@Override
	public boolean supportsAdvice(Advice advice) {
		return (advice instanceof AfterReturningAdvice);
	}
	@Override
	public MethodInterceptor getInterceptor(Advisor advisor) {
		AfterReturningAdvice advice = (AfterReturningAdvice) advisor.getAdvice();
		return new AfterReturningAdviceInterceptor(advice);
	}
}

class ThrowsAdviceAdapter implements AdvisorAdapter, Serializable {
	@Override
	public boolean supportsAdvice(Advice advice) {
		return (advice instanceof ThrowsAdvice);
	}
	@Override
	public MethodInterceptor getInterceptor(Advisor advisor) {
		return new ThrowsAdviceInterceptor(advisor.getAdvice());
	}
}

客户端 DefaultAdvisorAdapterRegistry

public class DefaultAdvisorAdapterRegistry implements AdvisorAdapterRegistry, Serializable {
    private final List<AdvisorAdapter> adapters = new ArrayList(3);

    public DefaultAdvisorAdapterRegistry() {
        // 这里注册了适配器
        this.registerAdvisorAdapter(new MethodBeforeAdviceAdapter());
        this.registerAdvisorAdapter(new AfterReturningAdviceAdapter());
        this.registerAdvisorAdapter(new ThrowsAdviceAdapter());
    }
    
    public MethodInterceptor[] getInterceptors(Advisor advisor) throws UnknownAdviceTypeException {
        List<MethodInterceptor> interceptors = new ArrayList(3);
        Advice advice = advisor.getAdvice();
        if (advice instanceof MethodInterceptor) {
            interceptors.add((MethodInterceptor)advice);
        }

        Iterator var4 = this.adapters.iterator();

        while(var4.hasNext()) {
            AdvisorAdapter adapter = (AdvisorAdapter)var4.next();
            if (adapter.supportsAdvice(advice)) {   // 这里调用适配器方法
                interceptors.add(adapter.getInterceptor(advisor));  // 这里调用适配器方法
            }
        }

        if (interceptors.isEmpty()) {
            throw new UnknownAdviceTypeException(advisor.getAdvice());
        } else {
            return (MethodInterceptor[])interceptors.toArray(new MethodInterceptor[0]);
        }
    }
    // ...省略...
}    

这里看 while 循环里，逐个取出注册的适配器，调用 supportsAdvice() 方法来判断 Advice 对应的类型，然后调用 getInterceptor() 创建对应类型的拦截器

这里应该属于对象适配器模式，关键字 instanceof 可看成是 Advice 的方法，不过这里的 Advice 对象是从外部传进来，而不是成员属性。

spring MVC中的适配器模式

我们先来看一下springmvc的执行流程

由图可知Spring MVC中的适配器模式主要用于执行目标 Controller 中的请求处理方法。

在Spring MVC中，DispatcherServlet 作为用户，HandlerAdapter 作为期望接口，具体的适配器实现类用于对目标类进行适配,Controller 作为需要适配的类。

为什么要在 Spring MVC 中使用适配器模式？Spring MVC 中的 Controller 种类众多，不同类型的 Controller 通过不同的方法来对请求进行处理。如果不利用适配器模式的话，DispatcherServlet 直接获取对应类型的 Controller，需要的自行来判断，像下面这段代码一样：

if(mappedHandler.getHandler() instanceof MultiActionController){  
   ((MultiActionController)mappedHandler.getHandler()).xxx  
}else if(mappedHandler.getHandler() instanceof XXX){  
    ...  
}else if(...){  
   ...  
}  

这样假设如果我们增加一个 HardController,就要在代码中加入一行 if(mappedHandler.getHandler() instanceof HardController)，这种形式就使得程序难以维护，也违反了设计模式中的开闭原则 – 对扩展开放，对修改关闭。

我们来看看源码，首先是适配器接口 HandlerAdapter

public interface HandlerAdapter {
    boolean supports(Object var1);

    ModelAndView handle(HttpServletRequest var1, HttpServletResponse var2, Object var3) throws Exception;

    long getLastModified(HttpServletRequest var1, Object var2);
}

该接口的适配器每一个 Controller 都有一个适配器与之对应，这样的话，每自定义一个 Controller 需要定义一个实现 HandlerAdapter 的适配器。
springmvc提供的controller有：

springmvc 中提供的 HandlerAdapter 实现类如下

HttpRequestHandlerAdapter 这个适配器代码如下

public class HttpRequestHandlerAdapter implements HandlerAdapter {
    public HttpRequestHandlerAdapter() {
    }

    public boolean supports(Object handler) {
        return handler instanceof HttpRequestHandler;
    }

    @Nullable
    public ModelAndView handle(HttpServletRequest request,
     HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        ((HttpRequestHandler)handler).handleRequest(request, response);
        return null;
    }

    public long getLastModified(HttpServletRequest request, Object handler) {
        return handler instanceof LastModified ? ((LastModified)handler).getLastModified(request) : -1L;
    }
}

当Spring容器启动后，会将所有定义好的适配器对象存放在一个List集合中，当一个请求来临时，DispatcherServlet 会通过 handler 的类型找到对应适配器，并将该适配器对象返回给用户，然后就可以统一通过适配器的 hanle() 方法来调用 Controller 中的用于处理请求的方法。

public class DispatcherServlet extends FrameworkServlet {
    private List<HandlerAdapter> handlerAdapters;
    
    //初始化handlerAdapters
    private void initHandlerAdapters(ApplicationContext context) {
        //..省略...
    }
    
    // 遍历所有的 HandlerAdapters，通过 supports 判断找到匹配的适配器
    protected HandlerAdapter getHandlerAdapter(Object handler) throws ServletException {
		for (HandlerAdapter ha : this.handlerAdapters) {
			if (logger.isTraceEnabled()) {
				logger.trace("Testing handler adapter [" + ha + "]");
			}
			if (ha.supports(handler)) {
				return ha;
			}
		}
	}
	
	// 分发请求，请求需要找到匹配的适配器来处理
	protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
		HttpServletRequest processedRequest = request;
		HandlerExecutionChain mappedHandler = null;

		// Determine handler for the current request.
		mappedHandler = getHandler(processedRequest);
			
		// 确定当前请求的匹配的适配器.
		HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());

		ha.getLastModified(request, mappedHandler.getHandler());
					
		mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());
    }
	// ...省略...
}	

通过适配器模式我们将所有的 controller 统一交给 HandlerAdapter 处理，免去了写大量的 if-else 语句对 Controller 进行判断，也更利于扩展新的 Controller 类型。