設(shè)計(jì)模式的征途—7.適配器（Adapter）模式

在現(xiàn)實(shí)生活中，我們的筆記本電腦的工作電壓大多數(shù)都是20V，而我國(guó)的家庭用電是220V，如何讓20V的筆記本電腦能夠工作在220V的電壓下工作？答案：引入一個(gè)電源適配器，俗稱變壓器，有了這個(gè)電源適配器，生活用電和筆記本電腦即可兼容。在軟件開發(fā)中，有時(shí)候也會(huì)存在這種不兼容的情況，我們也可以像電源適配器一樣引入一個(gè)稱之為適配器的角色來協(xié)調(diào)這些存在不兼容的結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)方案即稱之為適配器模式。

在現(xiàn)實(shí)生活中，我們的筆記本電腦的工作電壓大多數(shù)都是20V，而我國(guó)的家庭用電是220V，如何讓20V的筆記本電腦能夠工作在220V的電壓下工作？答案：引入一個(gè)電源適配器，俗稱變壓器，有了這個(gè)電源適配器，生活用電和筆記本電腦即可兼容。

在軟件開發(fā)中，有時(shí)候也會(huì)存在這種不兼容的情況，我們也可以像電源適配器一樣引入一個(gè)稱之為適配器的角色來協(xié)調(diào)這些存在不兼容的結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)方案即稱之為適配器模式。

適配器模式（Builder）

學(xué)習(xí)難度：★★☆☆☆

使用頻率：★★★★☆

一、木有源碼的算法庫(kù)

Background : M公司在很久以前曾經(jīng)開發(fā)了一個(gè)算法庫(kù)，里面包含了一些常用的算法，例如排序和查找算法，在進(jìn)行各類軟件開發(fā)時(shí)經(jīng)常需要重用該算法庫(kù)中的算法。在為某學(xué)校開發(fā)教務(wù)管理系統(tǒng)時(shí)，開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)需要對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行排序和查找。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)成績(jī)操作接口IScoreOperation，在該接口中聲明了排序方法Sort(int[])和查找方法Search(int[],int)。為了提高排序和查找的效率，開發(fā)人員決定重用算法庫(kù)中的快速排序算法類QuickSort和二分查找算法類BinarySearch。但是，由于某些原因，現(xiàn)在M公司開發(fā)人員已經(jīng)找不到該算法庫(kù)的源代碼，無法直接通過復(fù)制合粘貼操作來重用其中的代碼；部分開發(fā)人員已經(jīng)針對(duì)IScoreOperation接口編寫代碼，如果這時(shí)再要求對(duì)該接口修改或者要求大家直接使用QuickSort類和BinarySearch類將會(huì)導(dǎo)致大量代碼需要修改。

因此，M公司開發(fā)人員面對(duì)這個(gè)沒有遠(yuǎn)嗎的算法庫(kù)，遇到了一個(gè)幸福而又煩惱的問題：如何在既不修改現(xiàn)有接口又不需要任何算法庫(kù)代碼的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)算法庫(kù)的重用？　　

　　通過分析，不難得知，現(xiàn)在M公司面對(duì)的問題有點(diǎn)類似于我們?cè)谧铋_始提到的電壓?jiǎn)栴}，成績(jī)操作接口IScoreOperation有點(diǎn)類似于只支持20V電壓的筆記本電腦，而算法庫(kù)好比220V的家庭用電，這兩部分都沒法再進(jìn)行修改，而且它們?cè)臼莾蓚€(gè)完全不相關(guān)的結(jié)構(gòu)。

　　為了讓IScoreOperation接口與已有算法庫(kù)一起工作，讓它們?cè)谕粋€(gè)系統(tǒng)中能夠兼容，最好的實(shí)現(xiàn)方法是增加一個(gè)類似電源適配器一樣的適配器角色，通過適配器來協(xié)調(diào)這兩個(gè)原本不兼容的結(jié)構(gòu)。

二、適配器模式簡(jiǎn)介

2.1 適配器模式定義

　　適配器模式的實(shí)現(xiàn)就是把客戶類的請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)適配者的相應(yīng)接口的調(diào)用。也就是說：當(dāng)客戶類調(diào)用適配器的方法時(shí)，在適配器類的內(nèi)部將調(diào)用適配者類的方法，而這個(gè)過程對(duì)于客戶類來說是透明的，客戶類并不直接訪問適配者類。因此，適配器讓那些由于接口不兼容而不能交互的類可以一起工作。

適配器（Adapter）模式：將一個(gè)接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另一個(gè)接口，使接口不兼容的那些類可以一起工作。

2.2 適配器模式主要角色

　　適配器模式一般包含以下3個(gè)角色：

　　（1）Target（目標(biāo)抽象類）：目標(biāo)抽象類定義了客戶所需要的接口，可以是一個(gè)抽象類或接口，也可以是一個(gè)具體的類。

　　（2）Adapter（適配器類）：適配器可以調(diào)用另一個(gè)接口，作為一個(gè)轉(zhuǎn)換器，對(duì)Adaptee和Target進(jìn)行適配。適配器類是適配者模式的核心，在適配器模式中，它通過繼承Target并關(guān)聯(lián)一個(gè)Adaptee對(duì)象使二者產(chǎn)生聯(lián)系。

　　（3）Adaptee（適配者類）：適配者即被適配的角色，它定義了一個(gè)已經(jīng)存在的接口，這個(gè)接口需要適配，一般是一個(gè)具體類，包含了客戶希望使用的業(yè)務(wù)方法，在某些情況下可能沒有適配者類的源代碼。

三、借助適配器重用算法庫(kù)

3.1 解決方案結(jié)構(gòu)圖

　　其中，IScoreOpertion接口充當(dāng)抽象目標(biāo)，QuickSort和BinarySearch類充當(dāng)適配者，而OperationAdapter充當(dāng)適配器。

3.2 具體實(shí)現(xiàn)

　　（1）Target（目標(biāo)抽象類）：

    /// <summary>
    /// 目標(biāo)接口：抽象成績(jī)操作類
    /// </summary>
    public interface IScoreOperation
    {
        // 成績(jī)排序
        int[] Sort(int[] array);
        // 成績(jī)查找
        int Search(int[] array, int key);
    }

　　（2）Adaptee（適配者類）：

    /// <summary>
    /// 適配者A：快速排序類
    /// </summary>
    public class QuickSortHelper
    {
        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;
        }
    }

    public class BinarySearchHelper
    {
        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
        }
    }

　　（3）Adapter（適配器類）：

    /// <summary>
    /// 適配器：成績(jī)操作適配器類
    /// </summary>
    public class OperationAdapter : IScoreOperation
    {
        private QuickSortHelper sortTarget;
        private BinarySearchHelper searchTarget;

        public OperationAdapter()
        {
            sortTarget = new QuickSortHelper();
            searchTarget = new BinarySearchHelper();
        }

        public int Search(int[] array, int key)
        {
            return searchTarget.BinarySearch(array, key);
        }

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

　　（4）Client 客戶端測(cè)試代碼

    public class Client
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            IScoreOperation operation = (IScoreOperation)AppConfigHelper.GetAdapterInstance();
            if (operation == null)
            {
                return;
            }

            int[] scores = { 84, 76, 50, 69, 90, 91, 88, 96 };
            int[] result;
            int score;

            Console.WriteLine("測(cè)試成績(jī)排序結(jié)果：");
            result = operation.Sort(scores);
            foreach (int s in result)
            {
                Console.Write("{0},", s.ToString());
            }
            Console.WriteLine();

            Console.WriteLine("查找是否有90分的人：");
            score = operation.Search(scores, 90);
            if (score == -1)
            {
                Console.WriteLine("抱歉，這個(gè)真沒找到~~~");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("恭喜，的確存在90分選手~~~");
            }

            Console.WriteLine("查找是否有92分的人：");
            score = operation.Search(scores, 92);
            if (score == -1)
            {
                Console.WriteLine("抱歉，這個(gè)真沒找到~~~");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("恭喜，的確存在92分選手~~~");
            }

            Console.ReadKey();
        }
    }

　　為了讓系統(tǒng)具有良好的靈活性和可擴(kuò)展性，引入了配置文件和AppConfigHelper類。

　　其中，將具體的Adapter實(shí)例配置在配置文件中，如果需要使用其他的排序算法和查找算法類，可以增加一個(gè)新的適配器類，使用新的適配器來適配新的算法，原有代碼無需修改。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
  <appSettings>
    <add key="AdapterName" value="Manulife.ChengDu.DesignPattern.Adapter.OperationAdapter, Manulife.ChengDu.DesignPattern.Adapter" />
  </appSettings>
</configuration>

　　AppConfigHelper主要用于讀取配置文件并通過反射生成實(shí)例，可以在不修改客戶端代碼地情況下使用新的適配器，其具體代碼如下：

    public class AppConfigHelper
    {
        public static string GetAdapterName()
        {
            string factoryName = null;
            try
            {
                factoryName = System.Configuration.ConfigurationManager.AppSettings["AdapterName"];
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine(ex.Message);
            }
            return factoryName;
        }

        public static object GetAdapterInstance()
        {
            string assemblyName = AppConfigHelper.GetAdapterName();
            Type type = Type.GetType(assemblyName);

            var instance = Activator.CreateInstance(type);
            return instance;
        }
    }