Адаптер (шаблон проектирования)

У этого термина существуют и другие значения, см. Адаптер.

Адаптер (англ. Adapter) — структурный шаблон проектирования, предназначенный для организации использования функций объекта, недоступного для модификации, через специально созданный интерфейс. Другими словами — это структурный паттерн проектирования, который позволяет объектам с несовместимыми интерфейсами работать вместе.

Адаптер
Adapter
Представление структуры шаблона Адаптер
Тип	структурный
Назначение	для организации использования функций объекта, недоступного для модификации, через специально созданный интерфейс (приводит интерфейс класса (или нескольких классов) к интерфейсу требуемого вида)
Применяется в случаях	система поддерживает требуемые данные и поведение, но имеет неподходящий интерфейс. Чаще всего шаблон Адаптер применяется если необходимо создать класс, производный от вновь определяемого или уже существующего абстрактного класса.
Плюсы	инкапсуляция реализации внешних классов (компонентов, библиотек), система становится независимой от интерфейса внешних классов; переход на использование других внешних классов не требует переделки самой системы, достаточно реализовать один класс Adapter.
Родственные шаблоны	Фасад, Декоратор
Описан в Design Patterns	Да

Основные характеристики

Задача

Система поддерживает требуемые данные и поведение, но имеет неподходящий интерфейс.

Способ решения

Адаптер предусматривает создание класса-оболочки^[1] с требуемым интерфейсом.

Участники

Класс Adapter приводит интерфейс класса Adaptee в соответствие с интерфейсом класса Target (который реализуется классом Adapter). Это позволяет объекту Client использовать объект Adaptee (посредством адаптера Adapter) так, словно он является экземпляром класса Target.

Таким образом Client обращается к интерфейсу Target, реализованному классом Adapter, который перенаправляет обращение к Adaptee.

Следствия

Шаблон Адаптер позволяет включать уже существующие объекты в новые объектные структуры, независимо от различий в их интерфейсах.

Замечания и комментарии

Шаблон Адаптер позволяет в процессе проектирования не принимать во внимание возможные различия в интерфейсах уже существующих классов. Если есть класс, обладающий требуемыми методами и свойствами (по крайней мере, концептуально), то при необходимости всегда можно воспользоваться шаблоном Адаптер для приведения его интерфейса к нужному виду.

Близким Адаптеру является шаблон Фасад, не всегда можно отличить один от другого^[2].

Применение шаблона

Типичным примером использования шаблона Адаптер можно назвать создание классов, приводящих к единому интерфейсу функции языка PHP обеспечивающие доступ к различным СУБД^[3].

Вариант решения данной проблемы с использованием шаблона Адаптер показан на рисунке.

Пример использования шаблона Адаптер

Реализация

Включение уже существующего класса в другой класс. Интерфейс включающего класса приводится в соответствие с новыми требованиями, а вызовы его методов преобразуются в вызовы методов включённого класса.

Шаги реализации

1. Убедитесь, что у вас есть два класса с несовместимыми интерфейсами:
   • полезный сервис — служебный класс, который вы не можете изменять (он либо сторонний, либо от него зависит другой код);
   • один или несколько клиентов — существующих классов приложения, несовместимых с сервисом из-за неудобного или несовпадающего интерфейса.
2. Опишите клиентский интерфейс, через который классы приложения смогли бы использовать класс сервиса.
3. Создайте класс адаптера, реализовав этот интерфейс.
4. Поместите в адаптер поле, которое будет хранить ссылку на объект сервиса. Обычно это поле заполняют объектом, переданным в конструктор адаптера. В случае простой адаптации этот объект можно передавать через параметры методов адаптера.
5. Реализуйте все методы клиентского интерфейса в адаптере. Адаптер должен делегировать основную работу сервису.
6. Приложение должно использовать адаптер только через клиентский интерфейс. Это позволит легко изменять и добавлять адаптеры в будущем.

Ruby

Пример на языке Ruby

module AdapterPattern
  # Allows Client to use Adaptees with incompatible interfaces via Adapters with interface Target

  # Adaptee
  class Twitter
    def twit
      puts 'Twit was published'
    end
  end

  # Adaptee
  class Facebook
    def post
      puts 'Facebook post was published'
    end
  end

  # Target
  module WebServiceInterface
    def send_message
      raise NotImplementedError
    end
  end

  # Adapter
  class TwitterAdapter
    include WebServiceInterface

    def initialize
      @webservice = Twitter.new
    end

    def send_message
      @webservice.twit
    end
  end

  # Adapter
  class FacebookAdapter
    include WebServiceInterface

    def initialize
      @webservice = Facebook.new
    end

    def send_message
      @webservice.post
    end
  end

  # Client
  class Message
    attr_accessor :webservice

    def send
      @webservice.send_message
    end
  end

  def self.run
    puts '=>  Adapter'

    message = Message.new

    message.webservice = TwitterAdapter.new
    message.send

    message.webservice = FacebookAdapter.new
    message.send

    puts ''
  end
end

AdapterPattern.run

Java - наследование

Пример на языке Java (через наследование)

// Target
public interface Chief
{
  public Object makeBreakfast();
  public Object makeLunch();
  public Object makeDinner();
}

// Adaptee
public class Plumber
{
  public Object getScrewNut()
  { ... }
  public Object getPipe()
  { ... }
  public Object getGasket()
  { ... }
}

// Adapter
public class ChiefAdapter extends Plumber implements Chief
{
  public Object makeBreakfast()
  {
    return getGasket();
  }
  public Object makeLunch()
  {
    return getPipe();
  }
  public Object makeDinner()
  {
    return getScrewNut();
  }
}

// Client
public class Client
{
  public static void eat(Object dish)
  { ... }

  public static void main(String[] args)
  {
    Chief ch = new ChiefAdapter();
    Object dish = ch.makeBreakfast();
    eat(dish);
    dish = ch.makeLunch();
    eat(dish);
    dish = ch.makeDinner();
    eat(dish);
    callAmbulance();
  }
}

Java - композиция

Пример на языке Java (через композицию)

// Файл Chief.java

public interface Chief {

	public Object makeBreakfast();
	public Object makeDinner();
	public Object makeSupper();
	
}

// Файл Plumber.java

public class Plumber {

	public Object getPipe() {
		return new Object();
	}
	
	public Object getKey() {
		return new Object();
	}
	
	public Object getScrewDriver() {
		return new Object();
	}
	
}

// Файл ChiefAdapter.java

public class ChiefAdapter implements Chief {

	private Plumber plumber = new Plumber();

	@Override
	public Object makeBreakfast() {
		return plumber.getKey();
	}

	@Override
	public Object makeDinner() {
		return plumber.getScrewDriver();
	}

	@Override
	public Object makeSupper() {
		return plumber.getPipe();
	}

}

// Файл Client.java

public class Client {

	public static void main(String [] args) {
		Chief chief = new ChiefAdapter();
		
		Object key = chief.makeDinner();
	}
	
}

Scala

Пример на языке Scala

package object adapter {

  object Battlefield {

    protected var redTroops : Array[Troop] = Array()

    protected var blueTroops : Array[Troop] = Array()

    def addTroop(troop : Troop) : Unit = {
      if (troop.side == "red") {
        redTroops :+= troop
      } else if (troop.side == "blue") {
        blueTroops :+= troop
      } else {
        throw new Exception(s"Invalid side ${troop.side} for troop ${troop.name}")
      }
    }

    def getClosestEnemyTroop(side : String): Troop = {
      if (side == "red") {
        getTroop(blueTroops)
      } else {
        getTroop(redTroops)
      }
    }

    private def getTroop(troops: Array[Troop]): Troop = {
      if (troops.length == 0) {
        throw new Exception("No available troops")
      }
      troops(0)
    }
  }

  class Troop (
                val side : String,
                val name : String,
                val closeWeapon : String,
                val distanceWeapon : String
              ) {

    def move(direction: String, distance: Int): Unit = {
      println(s"Troop $name moves $direction on $distance yards")
    }

    def attack(enemyTroop: Troop, attackType: String) : Unit = {
      val weapon = attackType match {
        case "distance" => distanceWeapon
        case "close" => closeWeapon
        case _ => throw new Exception(s"Invalid attack type $attackType for troop $name")
      }

      println(s"Troop $name attacks enemy troop ${enemyTroop.name} with their ${weapon}s")
    }
  }

  trait LanceKnightTroopTrait {

    def moveForward(distance : Int) : Unit

    def attackClosest(attackType : String) : Unit
  }

  class LanceKnightTroop(
                          override val side : String,
                          override val name : String,
                          override val closeWeapon: String,
                          override val distanceWeapon: String
                        )
    extends Troop(side, name, closeWeapon, distanceWeapon)
    with LanceKnightTroopTrait {

    override def moveForward(distance: Int): Unit = {
      move("forward", distance)
    }

    override def attackClosest(attackType: String): Unit = {
      attack(Battlefield.getClosestEnemyTroop(side), attackType)
    }
  }

  object AdapterTest extends AbstractTest {

    override def run(): Unit = {
      val troop = new Troop("blue", "Archers", "sword", "longbow")
      val lanceKnightTroop = new LanceKnightTroop("red", "Lance Knights", "pike", "crossbow")

      Battlefield.addTroop(troop)
      Battlefield.addTroop(lanceKnightTroop)
      println("Output:")
      lanceKnightTroop.moveForward(300)
      lanceKnightTroop.attackClosest("close")
    }
  }
}

// Output:
// Troop Lance Knights moves forward on 300 yards
// Troop Lance Knights attacks enemy troop Archers with their pikes

PHP5

Пример на языке PHP5

<?php
class IndependentDeveloper1
{
    public function calc($a, $b) {
        return $a + $b;
    }
}

class IndependentDeveloper2
{
    public function nameIsVeryLongAndUncomfortable($a, $b) {
        return $a + $b;
    }
}

interface IAdapter
{
    public function sum($a, $b);
}

class ConcreteAdapter1 implements IAdapter
{
    protected $object;

    public function __construct() {
        $this->object = new IndependentDeveloper1();
    }
    public function sum($a, $b) {
        return $this->object->calc($a, $b);
    }
}

class ConcreteAdapter2 implements IAdapter
{
    protected $object;

    public function __construct() {
        $this->object = new IndependentDeveloper2();
    }
    public function sum($a, $b) {
        return $this->object->nameIsVeryLongAndUncomfortable($a, $b);
    }
}
//в одном месте мы создаем конкретный адаптер а потом пользуемся интерфейсом
$adapter1 = new ConcreteAdapter1();
$adapter2 = new ConcreteAdapter2();

/**
 * Везде в коде мы не используем классы напрямую а через интерфейс
 * этой функции нет разницы какой класс мы используем, так как мы опираемся на интерфейс
 *
 * @param IAdapter $adapter
 */
function sum(IAdapter $adapter) {
    echo $adapter->sum(2, 2);
}

sum($adapter1);
sum($adapter2);

PHP5.4

Пример на языке PHP5.4 (Trait)

<?php
class SomeClass
{
    public function someSum($a, $b)
    {
        return $a + $b;
    }
}

class AnotherClass
{
    public function anotherSum($a, $b)
    {
        return $a + $b;
    }
}

trait TAdaptee
{
    public function sum(int $a, int $b)
    {
        $method = $this->method;
        return $this->$method($a, $b);
    }
}

class SomeAdaptee extends SomeClass
{
    use TAdaptee;
    private $method = 'someSum';
}

class AnotherAdaptee extends AnotherClass
{
    use TAdaptee;
    private $method = 'anotherSum';
}

$some = new SomeAdaptee;
$another = new AnotherAdaptee;
$some->sum(2,2);
$another->sum(5,2);

PHP5.4 Compact

Пример на языке PHP5.4 (Compact)

<?php

trait TAdaptee
{
    public function sum(int $a, int $b)
    {
        $method = $this->method;
        return $this->$method($a, $b);
    }
}

class SomeClass
{
    use TAdaptee;
    private $method = 'someSum';
    public function someSum($a, $b)
    {
        return $a + $b;
    }
}

class AnotherClass
{
    use TAdaptee;
    private $method = 'anotherSum';
    public function anotherSum($a, $b)
    {
        return $a + $b;
    }
}

$some = new SomeClass;
$another = new AnotherClass;
$some->sum(2,2);
$another->sum(5,2);

JavaScript

Пример на языке JavaScript

function Circle (radius) {
	this.getRadius = function () {
		return radius;
	};
};
function SquareCircleAdapter (adaptee) {
	this.getSide = function () {
		return 2 * adaptee.getRadius();
	};
};
const circle = new Circle(3.14);
const square = new SquareCircleAdapter(circle);
const side = square.getSide();

Python

Пример на языке Python

class GameConsole:
    def create_game_picture(self):
        return 'picture from console'

class Antenna:
    def create_wave_picture(self):
        return 'picture from wave'

class SourceGameConsole(GameConsole):
    def get_picture(self):
        return self.create_game_picture()

class SourceAntenna(Antenna):
    def get_picture(self):
        return self.create_wave_picture()

class TV:
    def __init__(self, source):
        self.source = source
    def show_picture(self):
        return self.source.get_picture()

g = SourceGameConsole()
a = SourceAntenna()
game_tv = TV(g)
cabel_tv = TV(a)
print( game_tv.show_picture())
print( cabel_tv.show_picture())

C# - композиция

Пример на языке C# (Композиция)

 using System;
 
 namespace Adapter
 {
  
  class MainApp
  {
    static void Main()
    {
      // Create adapter and place a request
      Target target = new Adapter();
      target.Request();
 
      // Wait for user
      Console.Read();
    }
  }
 
  // "Target"
 
  class Target
  {
    public virtual void Request()
    {
      Console.WriteLine("Called Target Request()");
    }
  }
 
  // "Adapter"
 
  class Adapter : Target
  {
    private Adaptee adaptee = new Adaptee();
 
    public override void Request()
    {
      // Possibly do some other work
      // and then call SpecificRequest
      adaptee.SpecificRequest();
    }
  }
 
  // "Adaptee"
 
  class Adaptee
  {
    public void SpecificRequest()
    {
      Console.WriteLine("Called SpecificRequest()");
    }
  }
 }

С# - наследование

Пример на языке C# (Наследование)

using System;

namespace Adapter
{

    class MainApp
    {
        static void Main()
        {
            // Create adapter and place a request
            Adapter adapter = new Adapter();
            adapter.Request();

            // Wait for user
            Console.Read();
        }
    }

    // "Target"

    interface ITarget
    {
        public void Request();
    }

    // You can use abstract class

    // "Adapter"

    class Adapter : Adaptee, ITarget
    {
        public void Request()
        {
            // Possibly do some other work
            // and then call SpecificRequest
            SpecificRequest();
        }
    }

    // "Adaptee"

    class Adaptee
    {
        public void SpecificRequest()
        {
            Console.WriteLine("Called SpecificRequest()");
        }
    }
}

Delphi

Пример на языке Delphi

program Adapter;

{$APPTYPE CONSOLE}

{$R *.res}

uses
  System.SysUtils;

(*Client use interface of class TTarget realized as TAdapter*)
(*TAdapter redirects the call to TAdaptee*)

type
  TTarget = class
    function Request: string; virtual;
  end;

  TAdaptee = class
    function SpecificRequest: string;
  end;

  TAdapter = class(TTarget)
    fAdaptee: TAdaptee;
    function Request: string; override;
    constructor Create;
  end;

{ TTarget }

function TTarget.Request: string;
begin
  Result:= 'Called Target Request()';
end;

{ TAdaptee }

function TAdaptee.SpecificRequest: string;
begin
  Result:= 'Called SpecificRequest()';
end;

{ TAdapter }

constructor TAdapter.Create;
begin
  fAdaptee:= TAdaptee.Create;
end;

function TAdapter.Request: string;
begin
(*Possibly do some other work and when call SpecificRequest*)
  Result:= fAdaptee.SpecificRequest;
end;

var target: TTarget;

begin
  try
    { TODO -oUser -cConsole Main : Insert code here }
    (*create adapter and place a request*)
    target:= TAdapter.Create;
    WriteLn(target.Request);

    WriteLn(#13#10+'Press any key to continue...');
    ReadLn;

    target.Free;
  except
    on E: Exception do
      Writeln(E.ClassName, ': ', E.Message);
  end;
end.

Примечания

1. Близость значений терминов оболочка и обёртка (англ. wrapper — используется как синоним декоратора) иногда приводит к путанице и Адаптер определяют как синоним шаблона Декоратор, в то время как это два разных шаблона и последний решает иную задачу, а именно: подключение дополнительных обязательств к объекту.
2. Разница состоит в том, что шаблон Фасад предназначен для упрощения интерфейса, тогда как шаблон Адаптер предназначен для приведения различных существующих интерфейсов к единому требуемому виду.
3. В устаревших версиях языка PHP доступ к СУБД реализован в виде набора функций, для каждой СУБД они имеют различные наименования и, иногда, различный набор используемых параметров, что приводит к значительным проблемам при переходе с одной СУБД на другую, если такой переход заранее не обеспечен использованием шаблона Адаптер.

Литература

• Алан Шаллоуей, Джеймс Р. Тротт. Шаблоны проектирования. Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию = Design Patterns Explained: A New Perspective on Object-Oriented Design. — М.: «Вильямс», 2002. — С. 288. — ISBN 0-201-71594-5.
• Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон, Дж. Влиссидес. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования = Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. — СПб.: «Питер», 2007. — С. 366. — ISBN 978-5-469-01136-1. (также ISBN 5-272-00355-1)
• Эрик Фримен, Элизабет Фримен. Паттерны проектирования = Head First Design Patterns. — СПб.: Питер, 2011. — 656 с. — ISBN 978-5-459-00435-9.

Ссылки

• Паттерн Adapter (Адаптер) — назначение, описание, реализация на C++, достоинства и недостатки