设计模式：适配器模式

一：适配器模式的定义

　　适配器模式：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器模式让那些接口不兼容的类可以一起工作

　　Adapter Pattern：Convert the interface of a class into another interface clients expect.Adapter lets classes work together that couldn't otherwise because of incompatible interface.

　　适配器模式的别名为包装器(Wrapper)模式，它既可以作为类结构型模式，也可以作为对象结构型模式。在适配器模式定义中所提及的接口是指广义的接口，它可以表示一个方法或者方法的集合。

二：适配器模式的结构

　　类适配器模式结构图：

　　

　　对象适配器结构图：

　　　　

 

　　由图可知适配器模式包含一下三个角色：

　　1：Target(目标抽象类)：目标抽象类定义客户所需的接口，可以是一个抽象类或接口，也可以是具体类。在类适配器中，由于C#语言不支持多重继承，所以它只能是接口。

　　2：Adapter(适配器类)：它可以调用另一个接口，作为一个转换器，对Adaptee和Target进行适配。它是适配器模式的核心。

　　3：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，适配者类包好了客户希望的业务方法。

 

三：适配器模式的实现

　　1：类适配器

class Adapter : Adaptee, Target
{
    public void Request()
    {
        base.SpecificRequest();
    }
}

　　2：对象适配器

class Adapter : Target
{
    private Adaptee adaptee; //维持一个对适配者对象的引用
    
    public Adapter(Adaptee adaptee)
    {
        this.adaptee = adaptee;
    }
    
    public void Request()
    {
        adaptee.SpecificRequest();//转发调用
    }
}

　　注意：在实际开发中对象适配器的使用频率更高。

 

四：适配器模式的应用

　　在为某学校开发教务管理系统时，开发人员发现需要对学生成绩进行排序和查找，该系统的设计人员已经开发了一个成绩操作接口ScoreOperation，在该接口中声明了排序方法Sort(int[]) 和查找方法Search(int[], int)，为了提高排序和查找的效率，开发人员决定重用现有算法库中的快速排序算法类QuickSortClass和二分查找算法类BinarySearchClass，其中QuickSortClass的QuickSort(int[])方法实现了快速排序，BinarySearchClass的BinarySearch (int[], int)方法实现了二分查找。

 

由于某些原因，开发人员已经找不到该算法库的源代码，无法直接通过复制和粘贴操作来重用其中的代码；而且部分开发人员已经针对ScoreOperation接口编程，如果再要求对该接口进行修改或要求大家直接使用QuickSortClass类和BinarySearchClass类将导致大量代码需要修改。

 

现使用适配器模式设计一个系统，在不修改已有代码的前提下将类QuickSortClass和类BinarySearchClass的相关方法适配到ScoreOperation接口中。

　　结构如下图所示：

　　

 

　　ScoreOperation接口充当抽象目标，QuickScortClass和BinarySearchClass充当适配者，OperationAdapter充当适配器。

　　(1)ScoreOperation：抽象成绩操作类，充当目标接口

    public interface ScoreOperation
    {
        int[] Sort(int[] array);    //成绩排序
        int Search(int[] array, int key);   //成绩查找
    }

 

　　(2)QuickSortClass：快速排序类，充当适配者

    public class QuickSortClass
    {
        public int[] QuickSort(int[] array)
        {
            Sort(array, 0, array.Length - 1);
            return array;
        }

        public void Sort(int[] array, int p, int r)
        {
            int q = 0;
            if(p < r)
            {
                q = Partition(array, p, r);
                Sort(array, p, q - 1);
                Sort(array, q + 1, r);
            }
        }

        public int Partition(int[] array, int p, int r)
        {
            int x = array[r];
            int j = p - 1;
            for (int i = p; i <= r - 1; i++)
            {
                if(array[i] <= x)
                {
                    j++;
                    Swap(array, j, i);
                }
            }
            Swap(array, j + 1, r);
            return j + 1;
        }

        public void Swap(int[] array, int i, int j)
        {
            int t = array[i];
            array[i] = array[j];
            array[j] = t;
        }
    }

　　(3)BinarySearchClass：二分查找类，充当适配者

    public class BinarySearchClass
    {
        public int BinarySearch(int[] array, int key)
        {
            int low = 0;
            int high = array.Length - 1;
            while (low <= high)
            {
                int mid = (low + high) / 2;
                int midVal = array[mid];
                if (midVal < key)
                    low = mid + 1;
                else if (midVal > key)
                    high = mid - 1;
                else
                    return 1;   //找到元素返回1
            }
            return -1;  //未找到元素返回-1
        }
    }

　　(4)OperationAdapter：操作适配器，充当适配器

    public class OperationAdapter : ScoreOperation
    {
        //定义适配者QuickSortClass对象
        private QuickSortClass sortObj; 
        //定义适配者BinarySearchClass对象
        private BinarySearchClass searchObj;    

        public OperationAdapter()
        {
            sortObj = new QuickSortClass();
            searchObj = new BinarySearchClass();
        }
        public int Search(int[] array, int key)
        {
            return searchObj.BinarySearch(array, key);
        }

        public int[] Sort(int[] array)
        {
            return sortObj.QuickSort(array);
        }
    }

　　(5)配置文件App.config：在配置文件中存储了适配器类的类名

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
    <startup> 
        <supportedRuntime version="v4.0" sku=".NETFramework,Version=v4.5.2" />
    </startup>
  <appSettings>
    <add key="adapter" value="Model.AdapterSample.OperationAdapter"/>
  </appSettings>
</configuration>

　　(6)Program：客户端测试类

        static void Main(string[] args)
        {
            ScoreOperation operation;
            //读取配置文件
            string adapterType = ConfigurationManager.AppSettings["adapter"];
            //通过反射生成对象
            operation = (ScoreOperation)Assembly.Load("Model.AdapterSample").CreateInstance(adapterType);

            int[] socres = { 84,76, 50, 69, 90, 92, 88, 86 };
            int[] result;
            int score;

            Console.WriteLine("程序的排序结果是：");
            result = operation.Sort(socres);

            //遍历输出成绩
            foreach (var item in result)
                Console.Write(item+",");
            Console.WriteLine();

            Console.WriteLine("查找成绩90：");
            score = operation.Search(result, 90);
            if(score!=-1)
                Console.WriteLine("找到成绩90.");
            else
                Console.WriteLine("没有找到成绩90。");

            Console.WriteLine("查找成绩92：");
            score = operation.Search(result, 920);
            if(score!=-1)
                Console.WriteLine("找到成绩92.");
            else
                Console.WriteLine("没有找到成绩92。");

            Console.ReadKey();
        }

 

　　　　

　　

五：适配器模式的优缺点

 　　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，无需修改原有结构。

　　　　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，可以很方便的更换适配器，也可以在不修改原有代码的基础上 增加新的适配器，完全复合开闭原则。

　　缺点：

　　　　1：一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，在C#中不能为sealed类

　　　　3：目标抽象类只能为接口，不能为类，其使用有一定的局限性。

六：适配器模式的适用环境

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

　　创建一个可以重复使用的类，用于和一些彼此之间没有太大关联的类，包括一些可能在将来引进的类一起工作

七：缺醒适配器模式

 　　缺醒适配器模式(Default Adapter Pattern)：当不需要实现一个接口所提供的所有方法时，可先设计一个抽象类实现该接口，并为接口中的每个方法提供一个默认实现(空方法)，那么该抽象类可以有选择性的覆盖父类的某些方法来实现需求，它适用于不想使用一个接口中的所有方法的情况，又称为单接口适配器模式。

由图可知，在缺醒适配器模式中，包含以下三个角色：

　　1：ServiceInsterface(适配者接口)：它是一个接口，通常在该接口中声明了大量的方法

　　2：AbstractServiceClass(缺醒适配器类)：它是缺醒适配器模式的核心类，使用空方法的形式实现了ServiceInterface接口中声明的方法。通常将它定义为抽象类，因为对它进行实例化也没有任何意义。

　　3：ConcreteServiceClass(具体业务类)：它是缺醒适配器的子类，在没有引入适配器之前，它需要实现适配者接口，因此需要实现在适配者接口中生命的所有方法，而对于一些无需使用的方法不得不提供空实现。有了缺醒适配器之后，可以直接继承该适配器类，根据需要有选择性的覆盖配置器类中定义的方法。

八：双向适配器

 　　在对象适配器中如果同时包含目标类和适配者类的引用，适配者可以通过它调用目标类中的方法，目标类也可以通过它调用适配者类中的方法，那么该适配器就是一个双向适配器。

　　双向适配器结构示意图：

　　

示意代码：

    public class Adapter:Target,Adaptee
    {
        //同时维持对抽象目标类和适配者类的引用
        private Target target;
        private Adaptee adaptee;

        public Adapter(Target target)
        {
            this.target = target;
        }
        public Adapter(Adaptee adatee)
        {
            this.adaptee = adatee;
        }

        public void Reqeust()
        {
            this.adaptee.SpecificRequest();
        }

        public void SpecificRequest()
        {
            this.target.Request();
        }
    }