51 适配器模式：代理、适配器、桥接、装饰，这四个模式有何区别？

前面几节课我们学习了代理模式、桥接模式、装饰器模式，今天，我们再来学习一个比较常用的结构型模式：适配器模式。这个模式相对来说还是比较简单、好理解的，应用场景也很具体，总体上来讲比较好掌握。

关于适配器模式，今天我们主要学习它的两种实现方式，类适配器和对象适配器，以及5种常见的应用场景。同时，我还会通过剖析slf4j日志框架，来给你展示这个模式在真实项目中的应用。除此之外，在文章的最后，我还对代理、桥接、装饰器、适配器，这4种代码结构非常相似的设计模式做简单的对比，对这几节内容做一个简单的总结。

话不多说，让我们正式开始今天的学习吧！

适配器模式的原理与实现

适配器模式的英文翻译是Adapter Design Pattern。顾名思义，这个模式就是用来做适配的，它将不兼容的接口转换为可兼容的接口，让原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。对于这个模式，有一个经常被拿来解释它的例子，就是USB转接头充当适配器，把两种不兼容的接口，通过转接变得可以一起工作。

原理很简单，我们再来看下它的代码实现。适配器模式有两种实现方式：类适配器和对象适配器。其中，类适配器使用继承关系来实现，对象适配器使用组合关系来实现。具体的代码实现如下所示。其中，ITarget表示要转化成的接口定义。Adaptee是一组不兼容ITarget接口定义的接口，Adaptor将Adaptee转化成一组符合ITarget接口定义的接口。

// 类适配器: 基于继承
public interface ITarget {
  void f1();
  void f2();
  void fc();
}

public class Adaptee {
  public void fa() { //... }
  public void fb() { //... }
  public void fc() { //... }
}

public class Adaptor extends Adaptee implements ITarget {
  public void f1() {
    super.fa();
  }

  public void f2() {
    //...重新实现f2()...
  }

  // 这里fc()不需要实现，直接继承自Adaptee，这是跟对象适配器最大的不同点
}

// 对象适配器：基于组合
public interface ITarget {
  void f1();
  void f2();
  void fc();
}

public class Adaptee {
  public void fa() { //... }
  public void fb() { //... }
  public void fc() { //... }
}

public class Adaptor implements ITarget {
  private Adaptee adaptee;

  public Adaptor(Adaptee adaptee) {
    this.adaptee = adaptee;
  }

  public void f1() {
    adaptee.fa(); //委托给Adaptee
  }

  public void f2() {
    //...重新实现f2()...
  }

  public void fc() {
    adaptee.fc();
  }
}

针对这两种实现方式，在实际的开发中，到底该如何选择使用哪一种呢？判断的标准主要有两个，一个是Adaptee接口的个数，另一个是Adaptee和ITarget的契合程度。

如果Adaptee接口并不多，那两种实现方式都可以。
如果Adaptee接口很多，而且Adaptee和ITarget接口定义大部分都相同，那我们推荐使用类适配器，因为Adaptor复用父类Adaptee的接口，比起对象适配器的实现方式，Adaptor的代码量要少一些。
如果Adaptee接口很多，而且Adaptee和ITarget接口定义大部分都不相同，那我们推荐使用对象适配器，因为组合结构相对于继承更加灵活。

适配器模式应用场景总结

原理和实现讲完了，都不复杂。我们再来看，到底什么时候会用到适配器模式呢？

一般来说，适配器模式可以看作一种“补偿模式”，用来补救设计上的缺陷。应用这种模式算是“无奈之举”。如果在设计初期，我们就能协调规避接口不兼容的问题，那这种模式就没有应用的机会了。

前面我们反复提到，适配器模式的应用场景是“接口不兼容”。那在实际的开发中，什么情况下才会出现接口不兼容呢？我建议你先自己思考一下这个问题，然后再来看我下面的总结。

1.封装有缺陷的接口设计

假设我们依赖的外部系统在接口设计方面有缺陷（比如包含大量静态方法），引入之后会影响到我们自身代码的可测试性。为了隔离设计上的缺陷，我们希望对外部系统提供的接口进行二次封装，抽象出更好的接口设计，这个时候就可以使用适配器模式了。

具体我还是举个例子来解释一下，你直接看代码应该会更清晰。具体代码如下所示：

public class CD { //这个类来自外部sdk，我们无权修改它的代码
  //...
  public static void staticFunction1() { //... }

  public void uglyNamingFunction2() { //... }

  public void tooManyParamsFunction3(int paramA, int paramB, ...) { //... }

   public void lowPerformanceFunction4() { //... }
}

// 使用适配器模式进行重构
public interface ITarget {
  void function1();
  void function2();
  void fucntion3(ParamsWrapperDefinition paramsWrapper);
  void function4();
  //...
}
// 注意：适配器类的命名不一定非得末尾带Adaptor
public class CDAdaptor extends CD implements ITarget {
  //...
  public void function1() {
     super.staticFunction1();
  }

  public void function2() {
    super.uglyNamingFucntion2();
  }

  public void function3(ParamsWrapperDefinition paramsWrapper) {
     super.tooManyParamsFunction3(paramsWrapper.getParamA(), ...);
  }

  public void function4() {
    //...reimplement it...
  }
}

2.统一多个类的接口设计

某个功能的实现依赖多个外部系统（或者说类）。通过适配器模式，将它们的接口适配为统一的接口定义，然后我们就可以使用多态的特性来复用代码逻辑。具体我还是举个例子来解释一下。

假设我们的系统要对用户输入的文本内容做敏感词过滤，为了提高过滤的召回率，我们引入了多款第三方敏感词过滤系统，依次对用户输入的内容进行过滤，过滤掉尽可能多的敏感词。但是，每个系统提供的过滤接口都是不同的。这就意味着我们没法复用一套逻辑来调用各个系统。这个时候，我们就可以使用适配器模式，将所有系统的接口适配为统一的接口定义，这样我们可以复用调用敏感词过滤的代码。

你可以配合着下面的代码示例，来理解我刚才举的这个例子。

public class ASensitiveWordsFilter { // A敏感词过滤系统提供的接口
  //text是原始文本，函数输出用***替换敏感词之后的文本
  public String filterSexyWords(String text) {
    // ...
  }

  public String filterPoliticalWords(String text) {
    // ...
  } 
}

public class BSensitiveWordsFilter  { // B敏感词过滤系统提供的接口
  public String filter(String text) {
    //...
  }
}

public class CSensitiveWordsFilter { // C敏感词过滤系统提供的接口
  public String filter(String text, String mask) {
    //...
  }
}

// 未使用适配器模式之前的代码：代码的可测试性、扩展性不好
public class RiskManagement {
  private ASensitiveWordsFilter aFilter = new ASensitiveWordsFilter();
  private BSensitiveWordsFilter bFilter = new BSensitiveWordsFilter();
  private CSensitiveWordsFilter cFilter = new CSensitiveWordsFilter();

  public String filterSensitiveWords(String text) {
    String maskedText = aFilter.filterSexyWords(text);
    maskedText = aFilter.filterPoliticalWords(maskedText);
    maskedText = bFilter.filter(maskedText);
    maskedText = cFilter.filter(maskedText, "***");
    return maskedText;
  }
}

// 使用适配器模式进行改造
public interface ISensitiveWordsFilter { // 统一接口定义
  String filter(String text);
}

public class ASensitiveWordsFilterAdaptor implements ISensitiveWordsFilter {
  private ASensitiveWordsFilter aFilter;
  public String filter(String text) {
    String maskedText = aFilter.filterSexyWords(text);
    maskedText = aFilter.filterPoliticalWords(maskedText);
    return maskedText;
  }
}
//...省略BSensitiveWordsFilterAdaptor、CSensitiveWordsFilterAdaptor...

// 扩展性更好，更加符合开闭原则，如果添加一个新的敏感词过滤系统，
// 这个类完全不需要改动；而且基于接口而非实现编程，代码的可测试性更好。
public class RiskManagement { 
  private List<ISensitiveWordsFilter> filters = new ArrayList<>();

  public void addSensitiveWordsFilter(ISensitiveWordsFilter filter) {
    filters.add(filter);
  }

  public String filterSensitiveWords(String text) {
    String maskedText = text;
    for (ISensitiveWordsFilter filter : filters) {
      maskedText = filter.filter(maskedText);
    }
    return maskedText;
  }
}

3.替换依赖的外部系统

当我们把项目中依赖的一个外部系统替换为另一个外部系统的时候，利用适配器模式，可以减少对代码的改动。具体的代码示例如下所示：

// 外部系统A
public interface IA {
  //...
  void fa();
}
public class A implements IA {
  //...
  public void fa() { //... }
}
// 在我们的项目中，外部系统A的使用示例
public class Demo {
  private IA a;
  public Demo(IA a) {
    this.a = a;
  }
  //...
}
Demo d = new Demo(new A());

// 将外部系统A替换成外部系统B
public class BAdaptor implemnts IA {
  private B b;
  public BAdaptor(B b) {
    this.b= b;
  }
  public void fa() {
    //...
    b.fb();
  }
}
// 借助BAdaptor，Demo的代码中，调用IA接口的地方都无需改动，
// 只需要将BAdaptor如下注入到Demo即可。
Demo d = new Demo(new BAdaptor(new B()));

4.兼容老版本接口

在做版本升级的时候，对于一些要废弃的接口，我们不直接将其删除，而是暂时保留，并且标注为deprecated，并将内部实现逻辑委托为新的接口实现。这样做的好处是，让使用它的项目有个过渡期，而不是强制进行代码修改。这也可以粗略地看作适配器模式的一个应用场景。同样，我还是通过一个例子，来进一步解释一下。

JDK1.0中包含一个遍历集合容器的类Enumeration。JDK2.0对这个类进行了重构，将它改名为Iterator类，并且对它的代码实现做了优化。但是考虑到如果将Enumeration直接从JDK2.0中删除，那使用JDK1.0的项目如果切换到JDK2.0，代码就会编译不通过。为了避免这种情况的发生，我们必须把项目中所有使用到Enumeration的地方，都修改为使用Iterator才行。

单独一个项目做Enumeration到Iterator的替换，勉强还能接受。但是，使用Java开发的项目太多了，一次JDK的升级，导致所有的项目不做代码修改就会编译报错，这显然是不合理的。这就是我们经常所说的不兼容升级。为了做到兼容使用低版本JDK的老代码，我们可以暂时保留Enumeration类，并将其实现替换为直接调用Itertor。代码示例如下所示：

public class Collections {
  public static Emueration emumeration(final Collection c) {
    return new Enumeration() {
      Iterator i = c.iterator();

      public boolean hasMoreElments() {
        return i.hashNext();
      }

      public Object nextElement() {
        return i.next():
      }
    }
  }
}

5.适配不同格式的数据

前面我们讲到，适配器模式主要用于接口的适配，实际上，它还可以用在不同格式的数据之间的适配。比如，把从不同征信系统拉取的不同格式的征信数据，统一为相同的格式，以方便存储和使用。再比如，Java中的Arrays.asList()也可以看作一种数据适配器，将数组类型的数据转化为集合容器类型。

List<String> stooges = Arrays.asList("Larry", "Moe", "Curly");

剖析适配器模式在Java日志中的应用

Java中有很多日志框架，在项目开发中，我们常常用它们来打印日志信息。其中，比较常用的有log4j、logback，以及JDK提供的JUL(java.util.logging)和Apache的JCL(Jakarta Commons Logging)等。

大部分日志框架都提供了相似的功能，比如按照不同级别（debug、info、warn、erro……）打印日志等，但它们却并没有实现统一的接口。这主要可能是历史的原因，它不像JDBC那样，一开始就制定了数据库操作的接口规范。

如果我们只是开发一个自己用的项目，那用什么日志框架都可以，log4j、logback随便选一个就好。但是，如果我们开发的是一个集成到其他系统的组件、框架、类库等，那日志框架的选择就没那么随意了。

比如，项目中用到的某个组件使用log4j来打印日志，而我们项目本身使用的是logback。将组件引入到项目之后，我们的项目就相当于有了两套日志打印框架。每种日志框架都有自己特有的配置方式。所以，我们要针对每种日志框架编写不同的配置文件（比如，日志存储的文件地址、打印日志的格式）。如果引入多个组件，每个组件使用的日志框架都不一样，那日志本身的管理工作就变得非常复杂。所以，为了解决这个问题，我们需要统一日志打印框架。

如果你是做Java开发的，那Slf4j这个日志框架你肯定不陌生，它相当于JDBC规范，提供了一套打印日志的统一接口规范。不过，它只定义了接口，并没有提供具体的实现，需要配合其他日志框架（log4j、logback……）来使用。

不仅如此，Slf4j的出现晚于JUL、JCL、log4j等日志框架，所以，这些日志框架也不可能牺牲掉版本兼容性，将接口改造成符合Slf4j接口规范。Slf4j也事先考虑到了这个问题，所以，它不仅仅提供了统一的接口定义，还提供了针对不同日志框架的适配器。对不同日志框架的接口进行二次封装，适配成统一的Slf4j接口定义。具体的代码示例如下所示：

// slf4j统一的接口定义
package org.slf4j;
public interface Logger {
  public boolean isTraceEnabled();
  public void trace(String msg);
  public void trace(String format, Object arg);
  public void trace(String format, Object arg1, Object arg2);
  public void trace(String format, Object[] argArray);
  public void trace(String msg, Throwable t);

  public boolean isDebugEnabled();
  public void debug(String msg);
  public void debug(String format, Object arg);
  public void debug(String format, Object arg1, Object arg2)
  public void debug(String format, Object[] argArray)
  public void debug(String msg, Throwable t);

  //...省略info、warn、error等一堆接口
}

// log4j日志框架的适配器
// Log4jLoggerAdapter实现了LocationAwareLogger接口，
// 其中LocationAwareLogger继承自Logger接口，
// 也就相当于Log4jLoggerAdapter实现了Logger接口。
package org.slf4j.impl;
public final class Log4jLoggerAdapter extends MarkerIgnoringBase
  implements LocationAwareLogger, Serializable {
  final transient org.apache.log4j.Logger logger; // log4j

  public boolean isDebugEnabled() {
    return logger.isDebugEnabled();
  }

  public void debug(String msg) {
    logger.log(FQCN, Level.DEBUG, msg, null);
  }

  public void debug(String format, Object arg) {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
      FormattingTuple ft = MessageFormatter.format(format, arg);
      logger.log(FQCN, Level.DEBUG, ft.getMessage(), ft.getThrowable());
    }
  }

  public void debug(String format, Object arg1, Object arg2) {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
      FormattingTuple ft = MessageFormatter.format(format, arg1, arg2);
      logger.log(FQCN, Level.DEBUG, ft.getMessage(), ft.getThrowable());
    }
  }

  public void debug(String format, Object[] argArray) {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
      FormattingTuple ft = MessageFormatter.arrayFormat(format, argArray);
      logger.log(FQCN, Level.DEBUG, ft.getMessage(), ft.getThrowable());
    }
  }

  public void debug(String msg, Throwable t) {
    logger.log(FQCN, Level.DEBUG, msg, t);
  }
  //...省略一堆接口的实现...
}

所以，在开发业务系统或者开发框架、组件的时候，我们统一使用Slf4j提供的接口来编写打印日志的代码，具体使用哪种日志框架实现（log4j、logback……），是可以动态地指定的（使用Java的SPI技术，这里我不多解释，你自行研究吧），只需要将相应的SDK导入到项目中即可。

不过，你可能会说，如果一些老的项目没有使用Slf4j，而是直接使用比如JCL来打印日志，那如果想要替换成其他日志框架，比如log4j，该怎么办呢？实际上，Slf4j不仅仅提供了从其他日志框架到Slf4j的适配器，还提供了反向适配器，也就是从Slf4j到其他日志框架的适配。我们可以先将JCL切换为Slf4j，然后再将Slf4j切换为log4j。经过两次适配器的转换，我们就能成功将JCL切换为了log4j。

代理、桥接、装饰器、适配器4种设计模式的区别

代理、桥接、装饰器、适配器，这4种模式是比较常用的结构型设计模式。它们的代码结构非常相似。笼统来说，它们都可以称为Wrapper模式，也就是通过Wrapper类二次封装原始类。

尽管代码结构相似，但这4种设计模式的用意完全不同，也就是说要解决的问题、应用场景不同，这也是它们的主要区别。这里我就简单说一下它们之间的区别。

代理模式：代理模式在不改变原始类接口的条件下，为原始类定义一个代理类，主要目的是控制访问，而非加强功能，这是它跟装饰器模式最大的不同。

桥接模式：桥接模式的目的是将接口部分和实现部分分离，从而让它们可以较为容易、也相对独立地加以改变。

装饰器模式：装饰者模式在不改变原始类接口的情况下，对原始类功能进行增强，并且支持多个装饰器的嵌套使用。

适配器模式：适配器模式是一种事后的补救策略。适配器提供跟原始类不同的接口，而代理模式、装饰器模式提供的都是跟原始类相同的接口。

重点回顾

好了，今天的内容到此就讲完了。让我们一块来总结回顾一下，你需要重点掌握的内容。

适配器模式是用来做适配，它将不兼容的接口转换为可兼容的接口，让原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。适配器模式有两种实现方式：类适配器和对象适配器。其中，类适配器使用继承关系来实现，对象适配器使用组合关系来实现。

一般来说，适配器模式可以看作一种“补偿模式”，用来补救设计上的缺陷。应用这种模式算是“无奈之举”，如果在设计初期，我们就能协调规避接口不兼容的问题，那这种模式就没有应用的机会了。

那在实际的开发中，什么情况下才会出现接口不兼容呢？我总结下了下面这样5种场景：

封装有缺陷的接口设计
统一多个类的接口设计
替换依赖的外部系统
兼容老版本接口
适配不同格式的数据

课堂讨论

今天我们讲到，适配器有两种实现方式：类适配器、对象适配器。那我们之前讲到的代理模式、装饰器模式，是否也同样可以有两种实现方式（类代理模式、对象代理模式，以及类装饰器模式、对象装饰器模式）呢？

欢迎留言和我分享你的思考，如果有收获，也欢迎你把这篇文章分享给你的朋友。

精选留言（15）

Laughing 👍（10） 💬（1）
1. 代理模式中，委托类的实现基本上就是类代理的模式 2. 装饰器模式本身为了解决继承太深的问题，所以没有类装饰器的模式
2020-11-20

Obed 👍（2） 💬（1）
王争老师今天学习了这篇文章，你说slf4j会使用spi的技术动态指定具体使用哪一种框架。然后我查了一下资料，看了自己项目关于日志的源码。slf4j好像是指定了org.slf4j.impl这个包。然后在LoggerFactory.getLogger()的时候在去扫描实现了slf4j接口的日志的这个指定包去加载对应的类。这跟java的spi好像不大一样。还是说其实这种实现跟spi的思想都是一样的
2020-07-14

有爱有波哥 👍（0） 💬（1）
CD 实现代码不是接口是具体的方法吗？
2020-05-22

javaadu 👍（120） 💬（6）
这篇总结将前几节课串联起来了，非常赞👍 课堂讨论： 1. 代理模式支持，基于接口组合代理就是对象匹配，基于继承代理就是类匹配 2. 装饰者模式不支持，这个模式本身是为了避免继承结构爆炸而设计的
2020-02-28

小晏子 👍（65） 💬（2）
代理模式有两种实现方式：一般情况下，我们让代理类和原始类实现同样的接口。这种就是对象代理模式；但是，如果原始类并没有定义接口，并且原始类代码并不是我们开发维护的。在这种情况下，我们可以通过让代理类继承原始类的方法来实现代理模式，这种属于类代理模式。装饰器模式没有这两种方式：装饰器模式主要解决继承关系过于复杂的问题，通过组合来替代继承，在设计的时候，装饰器类需要跟原始类继承相同的抽象类或者接口。所以装饰器只有对象装饰器这一种。
2020-02-28

阿骨打 👍（35） 💬（8）
说实话真的牛，看到51节，争哥的水平估计高于99.9%的码农了，能懂是一层境界，能说给别人听，使别人信服是一层境界，能串联起来说给别人听，又是一层境界。
2020-09-18

唐龙 👍（33） 💬（5）
C++的STL里有大量的适配器，比如迭代器适配器，容器适配器，仿函数适配器。容器里的反向迭代器reverse_iterator就是对迭代器iterator的一层简单封装。所谓的栈stack和单向队列queue也是对其他容器的封装，底层默认使用的是双向队列deque，两者也都可以选用双向链表list，stack也可以使用向量vector。可以通过模板参数选用具体的底层容器，比如stack<int, vector<int>> stk;。而仿函数适配器functor adapter则是其中的重头戏，众所周知，仿函数functor是一种重载了函数调用运算符的类。仿函数适配器可以改变仿函数的参数个数，比如bind1st, bind2nd等。一个使用仿函数适配器的例子： count_if(scores.begin(),scores.end(),bind2nd(less<int>(), 60)); 上述代码翻译成人话就是统计不到60分成绩的人数。正常来讲，不论count_if的最后一个参数是函数指针还是仿函数对象，只能接受一个参数，我们没必要为“小于60”这么微不足道的事情单独写一个函数或是仿函数，所以选择了通过bind2nd这一个适配器改变函数的参数个数，并且把其中的第二个参数绑定为60。 STL使用适配器的目的是为了更灵活的组合一些基础操作，并不是设计缺陷。所以对于老师所说的 ……适配器模式可以看作一种“补偿模式”，用来补救设计上的缺陷。应用这种模式算是“无奈之举”…… 我并不认同。
2020-02-28

勤劳的明酱 👍（18） 💬（7）
那SpringAop是代理模式，主要功能却是增强被代理的类，这不是更符合装饰器模式。
2020-02-28

honnkyou 👍（16） 💬（1）
1 中的代码ITarget应该是接口吧
2020-03-17

每天晒白牙 👍（11） 💬（1）
代理模式有两种实现方式 1.代理类和原始类实现相同的接口，原始类只负责原始的业务功能，而代理类通过委托的方式调用原始类来执行业务逻辑，然后可以做一些附加功能。这也是一种基于接口而实现编程的设计思想。这就是基于组合也就是对象模式 2.如果原始类没有定义接口且不是我们开发维护的，这属于对外部类的扩展，可以使用继承的方式，只需要用代理类继承原始类，然后附加一些功能。这就是基于类模式装饰者模式主要解决的问题就是继承关系过于复杂，通过组合来代替继承，主要作用是给原始类添加增强功能。所以装饰者模式只有对象模式
2020-02-28

f 👍（8） 💬（0）
真的是好文章，讲出了别人讲不出的设计，看了很多遍理解了，但是想要融会贯通不是件容易的事，需要多实践，我需要反复看这边文章来思考这5种场景的实践，这次阅读的理解就是场景二可以指导框架设计，我们只要实现新的过滤器，add，就可以不修改源码来实现新的过滤，简直太棒了
2020-02-29

图灵机 👍（6） 💬（0）
FutureTask 里的RunnableAdapter实现了适配器模式
2020-10-01

mqray 👍（4） 💬（0）
最典型的就是Thread接口中只支持Runnable而不支持Callable 通过FutureTask适配
2021-03-29

王钰淇 👍（3） 💬（3）
我觉得适配器模式还有一个很重要的作用是用来隔离影响，使适配器关联的两个类可以独立发展，影响仅局限在变化的类和适配器本身，另外一个类不需要关心。
2020-04-20

Monday 👍（3） 💬（1）
代理、桥接、装饰器、适配器，这 4 种模式是比较常用的结构型设计模式。记得桥接模式那节说桥接械不常用，熟悉即可。现在这边说成了常用了。
2020-03-13