Python设计模式（7）：适配器模式

导言

在软件设计中，为了解决接口不一致的问题，两个软件模块之间往往需要通过一个适配器类 Adapter 进行“适配”。这样的模式叫做适配器设计模式。该模式可以分为两种，分别为类适配器模式（Class Adapter Pattern）和对象适配器模式（Object Adapter Pattern），如图所示。

类适配器模式

这里以问题引入类适配器模式的概念。在图中，假如要使用类 Adaptee 中的方法 Operation1，同时也要使用另外一个方法 Operation2，而 Operation2 没有在类 Adaptee 中，怎样解决该问题呢？

一种解决方案是修改类 Adaptee，在该类中增加代码的实现方法 Operation2。

显然这种方案不可取，因为用户很可能没有该类的源代码，而只有可运行的程序。即使有该类的源代码，修改一个成熟、可靠的类代码，加入新功能的做法只能取得事倍功半的效果。

另一个解决方案是用一个 Target 接口声明所有需要的方法，并且用另外一个 Adapter 类实现 Target 接口中所有的方法。同时，Adapter 类继承 Adaptee 类，如图所示。

将这种结构称为类适配器模式。

类适配器模式的设计要点为，写一个 Target 接口声明所有需要的方法 Operation1 和 Operation2；写一个 Adapter 类继承 Adaptee 类，并且实现接口 Tareget。

适配器模式的各组成部分说明如下。

1. Target：即所期望的接口。
2. Adaptee：被继承的类。
3. Adapter：将 Adaptee 类转化到增加了新功能的 Target 接口。

from abc import ABC, abstractmethod


class Target(ABC):
    @abstractmethod
    def operation1(self):
        pass

    @abstractmethod
    def operation2(self):
        pass


class Adaptee:
    def operation1(self):
        str(self)
        print('adaptee.operation1')


class Adapter(Adaptee, Target):
    def __init__(self):
        self.adaptee = Adaptee()

    def operation2(self):
        print('adaptee.operation2')


if __name__ == '__main__':
    adapter = Adapter()
    adapter.operation1()
    adapter.operation2()

对象适配器模式

假设要使用 Adaptee 类中的方法 Operation1，同时要使用不在该类中的方法 Operation2，前面已采用了类适配器模式的解决方案，这里将介绍另一种解决方案，即遵照类适配器模式相同的思路，但是在 Adapter 类中，采用聚合的办法来实现 Operation1，这种方法即对象适配器模式，其设计图如图所示。

对象适配器模式的设计要点为，在接口 Target 类中声明方法 Operation1 与 Operation2，在 Adapter 类中，需要实现两个方法 Operation1 与 Operation2。在实现 Operation1 时，其代码中实现对 Adaptee 的 Operation1 的调用。

类适配器模式与对象适配器模式在形式上的区别是，类适配器模式对被适配对象采用了继承，而对象适配器对被适配对象采用的则是调用。

from abc import ABC, abstractmethod


class Target(ABC):
    @abstractmethod
    def operation1(self):
        pass

    @abstractmethod
    def operation2(self):
        pass


class Adaptee:
    def operation1(self):
        str(self)
        print('adaptee.operation1')


class Adapter(Target):
    def __init__(self):
        self.adaptee = Adaptee()

    def operation1(self):
        self.adaptee.operation1()

    def operation2(self):
        print('adaptee.operation2')


if __name__ == '__main__':
    adapter = Adapter()
    adapter.operation1()
    adapter.operation2()

关于适配器模式的讨论

何时使用适配器模式

在下列情况下可以使用适配器模式。

1. 当系统想要使用现有的类，但是现有类的接口不符合系统的需要时。
2. 当需要通过创建一个可复用的类，使得本来接口不兼容并且无关的类结合在一起工作时。
3. 在设计中需要改变多个子类接口，在作用相同但名称不同的类或方法之间进行适配时。

适配器模式的作用

适配器模式是将接口不同而功能相近的两个接口加以转换，包括适配器角色补充一些原角色没有但目标接口需要的方法。

但不要以为适配器模式就是为了补充原角色没有的方法而准备的。适配器模式可以用于增加新的方法，但是，其主要意图是转换接口。

适配器模式把一个类的接口转换成客户端所期待的另一种接口，从而使原本因接口不匹配而无法一起工作的两个类能够在一起工作，因此，该模式又称为转换器模式、变压器模式、包装（Wrapper）模式（把已有的一些类包装起来，使之能够有满足需要的接口）等。

适配器模式使得一个系统可以使用那些接口和需求不一致的类，尤其对离架产品代码、工具箱和类库更为适用。适配器模式的重要贡献是强调针对接口编程，客户程序直接针对 Target 接口进行编程。

类适配器模式与对象适配器模式的区别

如果一个被适配源类中有大量的方法，使用类适配器模式比较容易，只需要让 Adapter 类继承被适配的源类即可。而此时使用对象适配器模式则要在 Adapter 类中明确写出 Target 角色中的每个方法，并且在每个方法中要一一调用被适配的源类中的相应方法。