C#设计模式（10）－Adapter Pattern

结构模式（Structural Pattern）描述如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构。结构模式描述两种不同的东西：类与类的实例。根据这一点，结构模式可以分为类的结构模式和对象的结构模式。

后续内容将包括以下结构模式：

• 适配器模式（Adapter）：Match interfaces of different classes
• 合成模式（Composite）：A tree structure of simple and composite objects
• 装饰模式（Decorator）：Add responsibilities to objects dynamically
• 代理模式（Proxy）：An object representing another object
• 享元模式（Flyweight）：A fine-grained instance used for efficient sharing
• 门面模式（Facade）：A single class that represents an entire subsystem
• 桥梁模式（Bridge）：Separates an object interface from its implementation

一、 适配器（Adapter）模式

适配器模式把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口，从而使原本接口不匹配而无法在一起工作的两个类能够在一起工作。

名称由来

这很像变压器（Adapter），变压器把一种电压变换成另一种电压。美国的生活用电电压是110V，而中国的电压是220V。如果要在中国使用美国电器，就必须有一个能把220V电压转换成110V电压的变压器。这个变压器就是一个Adapter。

Adapter模式也很像货物的包装过程：被包装的货物的真实样子被包装所掩盖和改变，因此有人把这种模式叫做包装（Wrapper）模式。事实上，大家经常写很多这样的Wrapper类，把已有的一些类包装起来，使之有能满足需要的接口。

适配器模式的两种形式

适配器模式有类的适配器模式和对象的适配器模式两种。我们将分别讨论这两种Adapter模式。

二、 类的Adapter模式的结构：

 

由图中可以看出，Adaptee类没有Request方法，而客户期待这个方法。为了使客户能够使用Adaptee类，提供一个中间环节，即类Adapter类，Adapter类实现了Target接口，并继承自Adaptee，Adapter类的Request方法重新封装了Adaptee的SpecificRequest方法，实现了适配的目的。

因为Adapter与Adaptee是继承的关系，所以这决定了这个适配器模式是类的。

该适配器模式所涉及的角色包括：

目标（Target）角色：这是客户所期待的接口。因为C#不支持多继承，所以Target必须是接口，不可以是类。
源（Adaptee）角色：需要适配的类。
适配器（Adapter）角色：把源接口转换成目标接口。这一角色必须是类。

三、 类的Adapter模式示意性实现：

下面的程序给出了一个类的Adapter模式的示意性的实现：

//  Class Adapter pattern -- Structural example  
using System;

// "ITarget"
interface ITarget
{
  // Methods
  void Request();
}

// "Adaptee"
class Adaptee
{
  // Methods
  public void SpecificRequest()
  {
    Console.WriteLine("Called SpecificRequest()" );
  }
}

// "Adapter"
class Adapter : Adaptee, ITarget
{
  // Implements ITarget interface
  public void Request()
  {
    // Possibly do some data manipulation
    // and then call SpecificRequest
    this.SpecificRequest();
  }
}

/**//// <summary>
/// Client test
/// </summary>
public class Client
{
  public static void Main(string[] args)
  {
    // Create adapter and place a request
    ITarget t = new Adapter();
    t.Request();
  }
}

四、 对象的Adapter模式的结构：

 

从图中可以看出：客户端需要调用Request方法，而Adaptee没有该方法，为了使客户端能够使用Adaptee类，需要提供一个包装（Wrapper）类Adapter。这个包装类包装了一个Adaptee的实例，从而将客户端与Adaptee衔接起来。由于Adapter与Adaptee是委派关系，这决定了这个适配器模式是对象的。

该适配器模式所涉及的角色包括：

目标（Target）角色：这是客户所期待的接口。目标可以是具体的或抽象的类，也可以是接口。
源（Adaptee）角色：需要适配的类。
适配器（Adapter）角色：通过在内部包装（Wrap）一个Adaptee对象，把源接口转换成目标接口。

五、 对象的Adapter模式示意性实现：

下面的程序给出了一个类的Adapter模式的示意性的实现：

// Adapter pattern -- Structural example  
using System;

// "Target"
class Target
{
  // Methods
  virtual public void Request()
  {
    // Normal implementation goes here
  }
}

// "Adapter"
class Adapter : Target
{
  // Fields
  private Adaptee adaptee = new Adaptee();

  // Methods
  override public void Request()
  {
    // Possibly do some data manipulation
    // and then call SpecificRequest
    adaptee.SpecificRequest();
  }
}

// "Adaptee"
class Adaptee
{
  // Methods
  public void SpecificRequest()
  {
    Console.WriteLine("Called SpecificRequest()" );
  }
}

/**//// <summary>
/// Client test
/// </summary>
public class Client
{
  public static void Main(string[] args)
  {
    // Create adapter and place a request
    Target t = new Adapter();
    t.Request();
  }
}

六、 在什么情况下使用适配器模式

在以下各种情况下使用适配器模式：

1、 系统需要使用现有的类，而此类的接口不符合系统的需要。
2、 想要建立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。这些源类不一定有很复杂的接口。
3、 （对对象适配器而言）在设计里，需要改变多个已有子类的接口，如果使用类的适配器模式，就要针对每一个子类做一个适配器，而这不太实际。

七、 一个实际应用Adapter模式的例子

下面的程序演示了Class Adapter与Object Adapter的应用。

// Example of implementing the Adapter pattern
using System;

// Target
public interface  ICar
{
  void  Drive();
}

// Direct use without Adapter
public class  CToyota : ICar
{
  public void  Drive()
  {
    Console.WriteLine("Vroom Vroom, we're off in our Toyota");
  }
}

// Adaptee
public class  CCessna
{
  public void  Fly()
  {
    Console.WriteLine("Static runup OK, we're off in our C172");
  }
}

// Class Adapter
public class  CDrivableCessna : CCessna, ICar
{
  public void  Drive()  {  base.Fly();  }
}

// Object Adapter
public class  CDrivableCessna2 : ICar
{
  private CCessna  m_oContained;

  public CDrivableCessna2()
  {
    m_oContained = new CCessna();
  }

  public void  Drive()  {  m_oContained.Fly();  }
}

// Client
public class  Client
{
  public static void  Main(string[] args)
  {
    ICar  oCar = new CToyota();

    Console.Write("Class Adapter: Driving an Automobile");
    oCar.Drive();
    oCar = new CDrivableCessna();
    Console.Write("Driving a Cessna");
    oCar.Drive();
    oCar = new CDrivableCessna2();
    Console.Write(" Object Adapter: Driving a Cessna");
    oCar.Drive();
  }
}

八、 关于Adapter模式的讨论

Adapter模式在实现时有以下这些值得注意的地方：

1、 目标接口可以省略，模式发生退化。但这种做法看似平庸而并不平庸，它可以使Adaptee不必实现不需要的方法（可以参考Default Adapter模式）。其表现形式就是父类实现缺省方法，而子类只需实现自己独特的方法。这有些像模板（Template）模式。
2、 适配器类可以是抽象类。
3、 带参数的适配器模式。使用这种办法，适配器类可以根据参数返还一个合适的实例给客户端。

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参考文献：
阎宏，《Java与模式》，电子工业出版社
[美]James W. Cooper，《C#设计模式》，电子工业出版社
[美]Alan Shalloway  James R. Trott，《Design Patterns Explained》，中国电力出版社
[美]Robert C. Martin，《敏捷软件开发－原则、模式与实践》，清华大学出版社
[美]Don Box, Chris Sells，《.NET本质论 第1卷：公共语言运行库》，中国电力出版社