C#设计模式--适配器模式（Adapter Pattern）

适配器模式是一种 结构型设计模式，它允许不兼容的接口协同工作。通过创建一个适配器类来解决不同接口之间的不兼容问题，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

使用方式及用途

  1. 接口转换：将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口。
  2. 类适配器：通过继承目标接口和被适配者类来实现。
  3. 对象适配器：通过组合被适配者类来实现。

适配器模式在实际开发中有很多应用场景，主要适用于以下情况：
• 接口不兼容：需要将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口。
• 多平台支持：需要支持多个平台或框架，每个平台的接口不同。
• 扩展性：需要在不修改现有代码的情况下，增加新的功能或支持新的接口。

实现方式

继承或依赖：推荐使用依赖关系，而不是继承，以保持灵活性。

结构

适配器模式包含以下几个主要角色：

目标接口（Target）：定义客户需要的接口。
适配者类（Adaptee）：定义一个已经存在的接口，这个接口需要适配。
适配器类（Adapter）：实现目标接口，并通过组合或继承的方式调用适配者类中的方法，从而实现目标接口。

开发过程中的实际案例

案例1： 数据库适配器

假设一个应用程序，需要支持多种数据库（如 MySQL 和 SQLite）。我们可以使用适配器模式来适配不同的数据库驱动。
示例代码

目标接口（Target）

// 抽象数据库接口
public interface IDatabase
{void Connect(string connectionString);void ExecuteQuery(string query);
}

适配者类（Adaptee）


// MySQL 数据库实现
public class MySQLDatabase
{public void ConnectToMySQL(string connectionString){Console.WriteLine($"Connecting to MySQL database with connection string: {connectionString}");}public void ExecuteMySQLQuery(string query){Console.WriteLine($"Executing query on MySQL: {query}");}
}// SQLite 数据库实现
public class SQLiteDatabase
{public void ConnectToSQLite(string connectionString){Console.WriteLine($"Connecting to SQLite database with connection string: {connectionString}");}public void ExecuteSQLiteQuery(string query){Console.WriteLine($"Executing query on SQLite: {query}");}
}

适配器类（Adapter）

// MySQL 数据库适配器
public class MySQLDatabaseAdapter : IDatabase
{private readonly MySQLDatabase _mysqlDatabase;public MySQLDatabaseAdapter(MySQLDatabase mysqlDatabase){_mysqlDatabase = mysqlDatabase;}public void Connect(string connectionString){_mysqlDatabase.ConnectToMySQL(connectionString);}public void ExecuteQuery(string query){_mysqlDatabase.ExecuteMySQLQuery(query);}
}// SQLite 数据库适配器
public class SQLiteDatabaseAdapter : IDatabase
{private readonly SQLiteDatabase _sqliteDatabase;public SQLiteDatabaseAdapter(SQLiteDatabase sqliteDatabase){_sqliteDatabase = sqliteDatabase;}public void Connect(string connectionString){_sqliteDatabase.ConnectToSQLite(connectionString);}public void ExecuteQuery(string query){_sqliteDatabase.ExecuteSQLiteQuery(query);}
}

客户端代码

//创建客户端端
public class DatabaseClient
{private IDatabase _database;public DatabaseClient(IDatabase database){_database = database;}public void PerformOperations(){_database.Connect("connection_string");//数据库_database.ExecuteQuery("SELECT * FROM table");//随意一个表}
}// 使用示例
public class Program
{public static void Main(){MySQLDatabase mysqlDatabase = new MySQLDatabase();IDatabase mysqlAdapter = new MySQLDatabaseAdapter(mysqlDatabase);DatabaseClient clientForMySQL = new DatabaseClient(mysqlAdapter);clientForMySQL.PerformOperations();SQLiteDatabase sqliteDatabase = new SQLiteDatabase();IDatabase sqliteAdapter = new SQLiteDatabaseAdapter(sqliteDatabase);DatabaseClient clientForSQLite = new DatabaseClient(sqliteAdapter);clientForSQLite.PerformOperations();}
}

类图：
IDatabase
+void Connect(string connectionString)
+void ExecuteQuery(string query)
MySQLDatabase
+void ConnectToMySQL(string connectionString)
+void ExecuteMySQLQuery(string query)
SQLiteDatabase
+void ConnectToSQLite(string connectionString)
+void ExecuteSQLiteQuery(string query)
MySQLDatabaseAdapter
-MySQLDatabase _mysqlDatabase
+MySQLDatabaseAdapter(MySQLDatabase mysqlDatabase)
+void Connect(string connectionString)
+void ExecuteQuery(string query)
SQLiteDatabaseAdapter
-SQLiteDatabase _sqliteDatabase
+SQLiteDatabaseAdapter(SQLiteDatabase sqliteDatabase)
+void Connect(string connectionString)
+void ExecuteQuery(string query)
DatabaseClient
-IDatabase _database
+DatabaseClient(IDatabase database)
+void PerformOperations()
Program
+static void Main()

案例2：UI 控件适配器

假设一个需要支持多个平台（如 Windows 和 macOS），每个平台的 UI 控件接口不同。使用适配器模式来适配不同的 UI 控件。
示例代码

目标接口（Target）

// 抽象 UI 控件接口
public interface IButton
{void Render();void Click();
}

适配者类（Adaptee）

// Windows 按钮实现
public class WindowsButtonControl
{public void RenderWindowsButton(){Console.WriteLine("Rendering Windows Button");}public void ClickWindowsButton(){Console.WriteLine("Windows Button clicked");}
}// macOS 按钮实现
public class MacOSButtonControl
{public void RenderMacOSButton(){Console.WriteLine("Rendering macOS Button");}public void ClickMacOSButton(){Console.WriteLine("macOS Button clicked");}
}

适配器类（Adapter）

// Windows 按钮适配器
public class WindowsButtonAdapter : IButton
{private readonly WindowsButtonControl _windowsButtonControl;public WindowsButtonAdapter(WindowsButtonControl windowsButtonControl){_windowsButtonControl = windowsButtonControl;}public void Render(){_windowsButtonControl.RenderWindowsButton();}public void Click(){_windowsButtonControl.ClickWindowsButton();}
}// macOS 按钮适配器
public class MacOSButtonAdapter : IButton
{private readonly MacOSButtonControl _macOSButtonControl;public MacOSButtonAdapter(MacOSButtonControl macOSButtonControl){_macOSButtonControl = macOSButtonControl;}public void Render(){_macOSButtonControl.RenderMacOSButton();}public void Click(){_macOSButtonControl.ClickMacOSButton();}
}

客户端代码

public class UIController
{private IButton _button;public UIController(IButton button){_button = button;}public void ShowUI(){_button.Render();_button.Click();}
}// 使用示例
public class Program
{public static void Main(){WindowsButtonControl windowsButtonControl = new WindowsButtonControl();IButton windowsButtonAdapter = new WindowsButtonAdapter(windowsButtonControl);UIController controllerForWindows = new UIController(windowsButtonAdapter);controllerForWindows.ShowUI();MacOSButtonControl macosButtonControl = new MacOSButtonControl();IButton macosButtonAdapter = new MacOSButtonAdapter(macosButtonControl);UIController controllerForMacOS = new UIController(macosButtonAdapter);controllerForMacOS.ShowUI();}
}

类图：
IButton
+void Render()
+void Click()
WindowsButtonControl
+void RenderWindowsButton()
+void ClickWindowsButton()
MacOSButtonControl
+void RenderMacOSButton()
+void ClickMacOSButton()
WindowsButtonAdapter
-WindowsButtonControl _windowsButtonControl
+WindowsButtonAdapter(WindowsButtonControl windowsButtonControl)
+void Render()
+void Click()
MacOSButtonAdapter
-MacOSButtonControl _macOSButtonControl
+MacOSButtonAdapter(MacOSButtonControl macOSButtonControl)
+void Render()
+void Click()
UIController
-IButton _button
+UIController(IButton button)
+void ShowUI()
Program
+static void Main()

案例3. 文件读写适配器

假设程序需要支持多种文件格式（如 CSV 和 JSON），也可以使用适配器模式来适配不同的文件读写操作。
示例代码
目标接口（Target）

// 抽象日志记录接口
public interface ILogger
{void Log(string message);
}

适配者类（Adaptee）

// NLog 实现
public class NLog
{public void LogWithNLog(string message){Console.WriteLine($"Logging with NLog: {message}");}
}// Serilog 实现
public class Serilog
{public void LogWithSerilog(string message){Console.WriteLine($"Logging with Serilog: {message}");}
}

适配器类（Adapter）

// NLog 适配器
public class NLogAdapter : ILogger
{private readonly NLog _nlog;public NLogAdapter(NLog nlog){_nlog = nlog;}public void Log(string message){_nlog.LogWithNLog(message);}
}// Serilog 适配器
public class SerilogAdapter : ILogger
{private readonly Serilog _serilog;public SerilogAdapter(Serilog serilog){_serilog = serilog;}public void Log(string message){_serilog.LogWithSerilog(message);}
}

客户端代码

public class LoggerClient
{private ILogger _logger;public LoggerClient(ILogger logger){_logger = logger;}public void PerformLogging(){_logger.Log("This is a log message");}
}// 使用示例
public class Program
{public static void Main(){NLog nlog = new NLog();ILogger nlogAdapter = new NLogAdapter(nlog);LoggerClient clientForNLog = new LoggerClient(nlogAdapter);clientForNLog.PerformLogging();Serilog serilog = new Serilog();ILogger serilogAdapter = new SerilogAdapter(serilog);LoggerClient clientForSerilog = new LoggerClient(serilogAdapter);clientForSerilog.PerformLogging();}
}

类图：
ILogger
+void Log(string message)
NLog
+void LogWithNLog(string message)
Serilog
+void LogWithSerilog(string message)
NLogAdapter
-NLog _nlog
+NLogAdapter(NLog nlog)
+void Log(string message)
SerilogAdapter
-Serilog _serilog
+SerilogAdapter(Serilog serilog)
+void Log(string message)
LoggerClient
-ILogger _logger
+LoggerClient(ILogger logger)
+void PerformLogging()
Program
+static void Main()

优点

  1. 提高复用性：适配器模式可以使现有的类在新的环境中重用，而不需要修改原有类的代码。
  2. 增强灵活性：通过适配器，可以轻松地将不同的类集成在一起，即使它们的接口不兼容。
  3. 开放封闭原则：符合开放封闭原则，即对扩展开放，对修改封闭。可以通过添加新的适配器类来支持新的接口，而不需要修改现有代码。

缺点

  1. 增加复杂性：适配器模式会增加系统的复杂性，因为需要引入额外的适配器类。
  2. 性能开销：适配器模式可能会引入额外的性能开销，特别是在适配器类中进行大量转换和处理时。
  3. 维护成本：随着适配器数量的增加，维护这些适配器类的成本也会增加。

总结

适配器模式是一种非常实用的设计模式，特别适用于需要将不同接口的类集成在一起的场景。通过适配器模式，可以有效地解决接口不兼容的问题，提高代码的复用性和灵活性。然而，使用适配器模式也会增加系统的复杂性和维护成本，因此在实际开发中需要权衡利弊，合理使用。

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