設計模式(十)----結構型模式之介面卡模式

1、概述

如果去歐洲國家去旅遊的話，他們的插座如下圖最左邊，是歐洲標準。而我們使用的插頭如下圖最右邊的。因此我們的筆記型電腦，手機在當地不能直接充電。所以就需要一個插座轉換器，轉換器第1面插入當地的插座，第2面供我們充電，這樣使得我們的插頭在當地能使用。生活中這樣的例子很多，手機充電器（將220v轉換為5v的電壓），讀卡器等，其實就是使用到了介面卡模式。

定義：

將一個類的介面轉換成客戶希望的另外一個介面，使得原本由於介面不相容而不能一起工作的那些類能一起工作。

介面卡模式分為類介面卡模式和物件介面卡模式，前者類之間的耦合度比後者高，且要求程式設計師瞭解現有元件庫中的相關元件的內部結構，所以應用相對較少些。

2、結構

介面卡模式（Adapter）包含以下主要角色：

• 目標（Target）介面：當前系統業務所期待的介面，它可以是抽象類或介面。上圖中的最右邊插口

• 適配者（Adaptee）類：它是被存取和適配的現存元件庫中的元件介面。上圖中的最左邊插口

• 介面卡（Adapter）類：它是一個轉換器，通過繼承或參照適配者的物件，把適配者介面轉換成目標介面，讓客戶按目標介面的格式存取適配者。

3、類介面卡模式

實現方式：定義一個介面卡類來實現當前系統的業務介面，同時又繼承現有元件庫中已經存在的元件。

【例】讀卡器

現有一臺電腦只能讀取SD卡，而要讀取TF卡中的內容的話就需要使用到介面卡模式。建立一個讀卡器，將TF卡中的內容讀取出來。

類圖如下：

程式碼如下：

//SD卡的介面
public interface SDCard {
    //讀取SD卡方法
    String readSD();
    //寫入SD卡功能
    void writeSD(String msg);
}
​
//SD卡實現類
public class SDCardImpl implements SDCard {
    public String readSD() {
        String msg = "sd card read a msg :hello word SD";
        return msg;
    }
​
    public void writeSD(String msg) {
        System.out.println("sd card write msg : " + msg);
    }
}
​
//電腦類
public class Computer {
​
    public String readSD(SDCard sdCard) {
        if(sdCard == null) {
            throw new NullPointerException("sd card null");
        }
        return sdCard.readSD();
    }
}
​
//TF卡介面
public interface TFCard {
    //讀取TF卡方法
    String readTF();
    //寫入TF卡功能
    void writeTF(String msg);
}
​
//TF卡實現類
public class TFCardImpl implements TFCard {
​
    public String readTF() {
        String msg ="tf card read msg : hello word tf card";
        return msg;
    }
​
    public void writeTF(String msg) {
        System.out.println("tf card write a msg : " + msg);
    }
}
​
//定義介面卡類（SD相容TF）
public class SDAdapterTF extends TFCardImpl implements SDCard {
​
    public String readSD() {
        System.out.println("adapter read tf card ");
        return readTF();
    }
​
    public void writeSD(String msg) {
        System.out.println("adapter write tf card");
        writeTF(msg);
    }
}
​
//測試類
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        SDCard sdCard = new SDCardImpl();
        System.out.println(computer.readSD(sdCard));
​
        System.out.println("===============");
​
        SDAdapterTF adapter = new SDAdapterTF();
        System.out.println(computer.readSD(adapter));
    }
}

測試結果

類介面卡模式違背了合成複用原則。類介面卡是客戶類有一個介面規範的情況下可用，反之不可用。

4、物件介面卡模式

實現方式：物件介面卡模式可釆用將現有元件庫中已經實現的元件引入介面卡類中，該類同時實現當前系統的業務介面。

【例】讀卡器

我們使用物件介面卡模式將讀卡器的案例進行改寫。類圖如下：

程式碼如下：

類介面卡模式的程式碼，我們只需要修改介面卡類（SDAdapterTF）和測試類。

//建立介面卡物件（SD相容TF）
public class SDAdapterTF  implements SDCard {
​
    private TFCard tfCard;
​
    public SDAdapterTF(TFCard tfCard) {
        this.tfCard = tfCard;
    }
​
    public String readSD() {
        System.out.println("adapter read tf card ");
        return tfCard.readTF();
    }
​
    public void writeSD(String msg) {
        System.out.println("adapter write tf card");
        tfCard.writeTF(msg);
    }
}
​
//測試類
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        SDCard sdCard = new SDCardImpl();
        System.out.println(computer.readSD(sdCard));
​
        System.out.println("------------");
​
        TFCard tfCard = new TFCardImpl();
        SDAdapterTF adapter = new SDAdapterTF(tfCard);
        System.out.println(computer.readSD(adapter));
    }
}

注意：還有一個介面卡模式是介面介面卡模式。當不希望實現一個介面中所有的方法時，可以建立一個抽象類Adapter ，實現所有方法。而此時我們只需要繼承該抽象類即可。

5、應用場景

• 以前開發的系統存在滿足新系統功能需求的類，但其介面同新系統的介面不一致。

• 使用第三方提供的元件，但元件介面定義和自己要求的介面定義不同。

6、JDK原始碼解析

Reader（字元流）、InputStream（位元組流）的適配使用的是InputStreamReader。

InputStreamReader繼承自java.io包中的Reader，對他中的抽象的未實現的方法給出實現。如：

public int read() throws IOException {
    return sd.read();
}
​
public int read(char cbuf[], int offset, int length) throws IOException {
    return sd.read(cbuf, offset, length);
}

如上程式碼中的sd（StreamDecoder類物件），在Sun的JDK實現中，實際的方法實現是對sun.nio.cs.StreamDecoder類的同名方法的呼叫封裝。類結構圖如下：

從上圖可以看出：

• InputStreamReader是對同樣實現了Reader的StreamDecoder的封裝。

• StreamDecoder不是Java SE API中的內容，是Sun JDK給出的自身實現。但我們知道他們對構造方法中的位元組流類（InputStream）進行封裝，並通過該類進行了位元組流和字元流之間的解碼轉換。

結論：

從表層來看，InputStreamReader做了InputStream位元組流類到Reader字元流之間的轉換。而從如上Sun JDK中的實現類關係結構中可以看出，是StreamDecoder的設計實現在實際上採用了介面卡模式。