Шаблоны проектирования: Адаптер. Паттерн проектирования Adapter (Адаптер) на PHP Готовый код на адаптеры в java

Назначение паттерна Adapter

Часто в новом программном проекте не удается повторно использовать уже существующий код. Например, имеющиеся классы могут обладать нужной функциональностью, но иметь при этом несовместимые интерфейсы. В таких случаях следует использовать паттерн Adapter (адаптер).

Паттерн Adapter, представляющий собой программную обертку над существующими классами, преобразует их интерфейсы к виду, пригодному для последующего использования.

Рассмотрим простой пример, когда следует применять паттерн Adapter. Пусть мы разрабатываем систему климат-контроля, предназначенной для автоматического поддержания температуры окружающего пространства в заданных пределах. Важным компонентом такой системы является температурный датчик, с помощью которого измеряют температуру окружающей среды для последующего анализа. Для этого датчика уже имеется готовое программное обеспечение от сторонних разработчиков, представляющее собой некоторый класс с соответствующим интерфейсом. Однако использовать этот класс непосредственно не удастся, так как показания датчика снимаются в градусах Фаренгейта. Нужен адаптер, преобразующий температуру в шкалу Цельсия.

Контейнеры queue, priority_queue и stack библиотеки стандартных шаблонов STL реализованы на базе последовательных контейнеров list, deque и vector, адаптируя их интерфейсы к нужному виду. Именно поэтому эти контейнеры называют контейнерами-адаптерами.

Описание паттерна Adapter

Пусть класс, интерфейс которого нужно адаптировать к нужному виду, имеет имя Adaptee. Для решения задачи преобразования его интерфейса паттерн Adapter вводит следующую иерархию классов:

• Виртуальный базовый класс Target. Здесь объявляется пользовательский интерфейс подходящего вида. Только этот интерфейс доступен для пользователя.
• Производный класс Adapter, реализующий интерфейс Target. В этом классе также имеется указатель или ссылка на экземпляр Adaptee. Паттерн Adapter использует этот указатель для перенаправления клиентских вызовов в Adaptee. Так как интерфейсы Adaptee и Target несовместимы между собой, то эти вызовы обычно требуют преобразования.

Реализация паттерна Adapter

Классическая реализация паттерна Adapter

Приведем реализацию паттерна Adapter. Для примера выше адаптируем показания температурного датчика системы климат-контроля, переведя их из градусов Фаренгейта в градусы Цельсия (предполагается, что код этого датчика недоступен для модификации).

#include // Уже существующий класс температурного датчика окружающей среды class FahrenheitSensor { public: // Получить показания температуры в градусах Фаренгейта float getFahrenheitTemp() { float t = 32.0; // ... какой то код return t; } }; class Sensor { public: virtual ~Sensor() {} virtual float getTemperature() = 0; }; class Adapter: public Sensor { public: Adapter(FahrenheitSensor* p) : p_fsensor(p) { } ~Adapter() { delete p_fsensor; } float getTemperature() { return (p_fsensor->getFahrenheitTemp()-32.0)*5.0/9.0; } private: FahrenheitSensor* p_fsensor; }; int main() { Sensor* p = new Adapter(new FahrenheitSensor); cout << "Celsius temperature = " << p->getTemperature() << endl; delete p; return 0; }

Реализация паттерна Adapter на основе закрытого наследования

Пусть наш температурный датчик системы климат-контроля поддерживает функцию юстировки для получения более точных показаний. Эта функция не является обязательной для использования, возможно, поэтому соответствующий метод adjust() объявлен разработчиками защищенным в существующем классе FahrenheitSensor.

Разрабатываемая нами система должна поддерживать настройку измерений. Так как доступ к защищенному методу через указатель или ссылку запрещен, то классическая реализация паттерна Adapter здесь уже не подходит. Единственное решение - наследовать от класса FahrenheitSensor. Интерфейс этого класса должен оставаться недоступным пользователю, поэтому наследование должно быть закрытым.

Цели, преследуемые при использовании открытого и закрытого наследования различны. Если открытое наследование применяется для наследования интерфейса и реализации, то закрытое наследование - только для наследования реализации.

#include class FahrenheitSensor { public: float getFahrenheitTemp() { float t = 32.0; // ... return t; } protected: void adjust() {} // Настройка датчика (защищенный метод) }; class Sensor { public: virtual ~Sensor() {} virtual float getTemperature() = 0; virtual void adjust() = 0; }; class Adapter: public Sensor, private FahrenheitSensor { public: Adapter() { } float getTemperature() { return (getFahrenheitTemp()-32.0)*5.0/9.0; } void adjust() { FahrenheitSensor::adjust(); } }; int main() { Sensor * p = new Adapter(); p->adjust(); cout << "Celsius temperature = " << p->getTemperature() << endl; delete p; return 0; }

Результаты применения паттерна Adapter

Достоинства паттерна Adapter

• Паттерн Adapter позволяет повторно использовать уже имеющийся код, адаптируя его несовместимый интерфейс к виду, пригодному для использования.

Недостатки паттерна Adapter

• Задача преобразования интерфейсов может оказаться непростой в случае, если клиентские вызовы и (или) передаваемые параметры не имеют функционального соответствия в адаптируемом объекте.

Адаптер (Adapter / Wrapper).

Тип

Структурный шаблон проектирования (Structural).

Описание

Шаблон Адаптер предназначен для приведения интерфейса объекта к требуемому виду.

Данный шаблон применяется если:

• существующий объект, называемый адаптируемым, предоставляет необходимые функции, но не поддерживает нужного интерфейса;
• (или) неизвестно заранее, с каким интерфейсами придется работать адаптируемому объекту;
• (или) формат входных или выходных данных метода не совпадает с требуемым.

Главная задача Адаптера – реализация требуемого интерфейса и трансляция его вызовов адаптируемому объекту. Подобную ситуацию можно встретить при использовании сторонних библиотек. Они далеко не всегда предоставляют интерфейсы, которые необходимы в для связи с другими объектами. При этом изменить код или добавить поддержку интерфейса не предоставляется возможным.

Иллюстрацией другого варианта использования может служить подключение модулей расширения. Предположим, что есть готовый компонент выполняющий нужные функции, но ничего не знающий о нужном для использования интерфейсе. Адаптер, в этом случае, будет играть роль переходника для подключения к интерфейсу системы расширений. При этом подключение новых компонентов может изменять функциональность приложения.

Еще один пример использования шаблона – адаптация поведения. Такой подход используется, например, в.NET при работе с COM объектами: полученные от них коды ошибок из значений типа HRESULT преобразуется в выбросы исключений типа COMExceptions .

Таким образом, цель Адаптера – предоставить возможность повторного использования существующего кода, независимо от отличий в интерфейсе или поведении. Кроме того, меняя адаптируемые объекты возможно влиять на функции, выполняемые в программе.

Различают четыре роли, отводимые участвующим в работе шаблона объектам:

1. Адаптируемый объект (Adaptee);
2. Цель (Target), определяющая требуемый интерфейс;
3. Адаптер (Adapter);
4. Клиент (Client), который умеет работать с только объектами, реализующими интерфейс цели.

Стоит принять во внимание следующие моменты:

1. Адаптер не обязательно должен содержать только вызовы адаптируемого объекта. Он может заниматься обработкой входных и выходных данных, приводя их к нужному формату.
2. В рамках шаблона можно использовать несколько адаптируемых объектов для реализации заданного интерфейса.
3. Реализация шаблона может самостоятельно дополнить необходимую функциональность, если такой нет у адаптируемого объекта.
4. Адаптер может работать не только с заданным адаптируемым объектом, но и его наследниками.
5. Возможно замещение части методов адаптируемого объекта. В этом случае от него необходимо создать подкласс, в котором произвести нужные замещения. И уже результат использовать в Адаптере.
6. Реализация адаптера может быть двухсторонней. В этом случае адаптируемый объект реализует промежуточную логику для связи двух целей, каждая из которых требует наличие своего интерфейса.
7. Можно использовать Отложенную инициализацию для создания экземпляра адаптируемого объекта.

Схожие шаблоны и их отличия

Реализация шаблона в общем виде

По схеме, используемой для работы с адаптируемым объектом, выделяют два варианта:

1. Адаптер объекта – использует композицию, т.е. содержит экземпляр адаптируемого объекта.
2. Адаптер класса – использует наследование от адаптируемого объекта для получения его функциональности.

Приоритетным является первый вариант, т.к. он обеспечивает меньшую связанность с адаптируемым объектом. В этом случае может даже осуществляться преобразование одного интерфейса в другой без привязки к конкретной реализации.

Но встречаются ситуации, когда требуется применение адаптера класса. Например, необходимость доступа к protected методам. В другом случае может потребоваться использовать Адаптер и вместо адаптируемого объекта.

Реализация Адаптера объекта

• создаем класс ITarget или являться наследником от класса Target с нужным интерфейсом;
• в его закрытом поле _adaptee размещаем экземпляр адаптируемого объекта;
• реализуем интерфейс ITarget

Реализация Адаптера класса

• создаем класс , который будет реализовывать требуемый интерфейс ITarget;
  • шаблон позволяет использовать наследование от класса Target , но в C# этот вариант не может быть реализован. Причина – запрет на множественное наследование.
• добавлением классу наследование от адаптируемого класса;
• реализуем интерфейс ITarget , в методах которого вызываем нужные методы адаптируемого объекта;
• клиент использует экземпляр класса и получает требуемую функциональность.

Примеры реализации

1. Адаптер объекта

Задача: в приложении необходимо воспроизводить звуковые сигналы для оповещения пользователя, которые в данный момент хранятся в формате.wav.

Интерфейс IAudioPlayer содержит описание функций самого простого медиаплеера, осуществляющего загрузку и воспроизведение аудиофайла.

///

При реализации обратим внимание, что.NET уже содержит класс SoundPlayer , предоставляющий подобные возможности. Однако данный класс не поддерживает заданный интерфейс. Поэтому воспользуемся шаблоном Адаптер:

///