安卓开发中适配器模式

一、什么是适配器模式

适配器模式是一种结构型设计模式，它可以将两个不兼容的接口转换成一个兼容的接口，使得原本不能一起工作的类可以协同工作.

适配器模式的主要角色有：

• 目标接口(目标)：定义客户端需要使用的接口，可以是一个抽象类或接口。
• 适配者(适配者)：需要被适配的类，它有一个已存在的接口，但是与目标接口不匹配。
• 适配器(适配器)：实现目标接口，并持有一个适配者的引用，负责将适配者的接口转换成目标接口。

适配器模式有两种实现方式：

• 类适配器:通过继承适配者和实现目标接口来实现适配器功能.
• 对象适配器:通过组合适配者和实现目标接口来实现适配器功能.

二、安卓源码中的实例

在安卓开发中，最常见的使用适配器模式的场景就是列表控件(如列表查看、网格查看等)和数据之间的绑定。列表控件需要展示不同类型和结构的数据，而数据又可以以数组、集合、数据库等形式存储.为了解决这个问题，安卓系统为我们提供了多种适配器类，它们都继承自BaseAdapter抽象类，实现了适配器接口。

适配器接口定义了列表控件和数据之间的通用方法，如：

• Int getCount()：返回数据的数量。
• Object getItem(整型位置)：返回指定位置的数据对象。
• Long getItemID(整型位置)：返回指定位置的数据对象的ID。
• View getview(int Position，View ConvertView，View Group Parent)：返回指定位置的数据对象对应的视图。

BaseAdapter抽象类实现了适配器接口，并提供了一些默认方法和通知数据变化的方法。它是所有具体适配器类的父类.

安卓系统为我们提供了以下几种常用的具体适配器类：

• 数组适配器：适用于一个单项列表，并且数据可以以数组或集合形式存放的场景。它内部持有一个泛型数组或集合，并将每个元素映射到一个文本查看上。
• SimpleAdapter：适用于一个列表项中有多个数据的场景，它可以将一个映射列表里的数据映射到xml布局文件中的各个控件上。
• SimpleCursorAdapter：针对数据库使用的适配器，它可以将Cursor里的数据映射到xml布局文件中的各个控件上。
• CursorAdapter：针对数据库使用的抽象适配器，它内部持有一个Cursor对象，并提供了两个抽象方法NewView()和BindView()来创建和绑定视图。
• BaseExpanableListAdapter：针对可展开列表(ExpanableListView)使用的抽象适配器，它定义了一些关于分组和子项的方法。

三、kotlin、JAVA、C++实现并比较

为了比较不同语言实现适配器模式的不同之处，我们以一个简单的例子来说明.假设我们有一个电脑类(计算机)、它有一个USB接口(UsbPort)、可以连接一个USB设备(UsbDevice)。但是我们有一个PS/2键盘(Ps2键盘)、它有一个PS/2接口(Ps2端口)、无法直接连接到电脑上。为了解决这个问题，我们可以使用适配器模式，创建一个PS/2转USB的适配器(Ps2ToUsbAdapter)，让键盘可以通过适配器连接到电脑上。

3.1Kotlin实现

Kotlin是一种基于jvm的静态类型编程语言，它支持多范式，包括面向对象和函数式编程.它与JAVA有很高的互操作性，可以使用JAVA的类库和框架。

Kotlin可以使用类适配器或对象适配器来实现适配器模式.下面是类适配器的示例代码：

// 目标接口
interface UsbPort {
    fun connect()
}

// 适配者
interface Ps2Port {
    fun plugIn()
}

// 适配者实现类
class Ps2Keyboard : Ps2Port {
    override fun plugIn() {
        println("PS/2键盘已插入")
    }
}

// 类适配器，继承适配者并实现目标接口
class Ps2ToUsbAdapter : Ps2Keyboard(), UsbPort {
    override fun connect() {
        // 调用父类的plugIn方法
        super.plugIn()
        println("通过PS/2转USB适配器连接")
    }
}

// 客户端
class Computer {
    // 持有一个USB接口的引用
    var usbPort: UsbPort? = null

    // 连接USB设备的方法
    fun connectUsbDevice(usbDevice: UsbPort) {
        usbPort = usbDevice
        usbPort?.connect()
        println("电脑已连接USB设备")
    }
}

fun main() {
    // 创建一个电脑对象
    val computer = Computer()
    // 创建一个PS/2键盘对象
    val ps2Keyboard = Ps2Keyboard()
    // 创建一个PS/2转USB适配器对象，并传入PS/2键盘对象
    val adapter = Ps2ToUsbAdapter()
    // 通过适配器连接键盘和电脑
    computer.connectUsbDevice(adapter)
}

输出结果：

PS/2键盘已插入
通过PS/2转USB适配器连接
电脑已连接USB设备

可以看到，Kotlin实现适配器模式的优点有：

• 语法简洁，支持函数式编程，可以使用Lambda表达式和高阶函数等特性.
• 支持空安全，可以避免空指针异常.
• 支持属性和扩展函数，可以简化代码和增加可读性.
• 支持数据类和解构声明，可以方便地创建和处理数据对象.

3.2 JAVA实现

JAVA也可以使用类适配器或对象适配器来实现适配器模式。下面是类适配器的示例代码：

// 目标接口
interface UsbPort {
    void connect();
}

// 适配者
interface Ps2Port {
    void plugIn();
}

// 适配者实现类
class Ps2Keyboard implements Ps2Port {
    @Override
    public void plugIn() {
        System.out.println("PS/2键盘已插入");
    }
}

// 类适配器，继承适配者并实现目标接口
class Ps2ToUsbAdapter extends Ps2Keyboard implements UsbPort {
    @Override
    public void connect() {
        // 调用父类的plugIn方法
        super.plugIn();
        System.out.println("通过PS/2转USB适配器连接");
    }
}

// 客户端
class Computer {
    // 持有一个USB接口的引用
    private UsbPort usbPort;

    // 连接USB设备的方法
    public void connectUsbDevice(UsbPort usbDevice) {
        usbPort = usbDevice;
        usbPort.connect();
        System.out.println("电脑已连接USB设备");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个电脑对象
        Computer computer = new Computer();
        // 创建一个PS/2键盘对象
        Ps2Keyboard ps2Keyboard = new Ps2Keyboard();
        // 创建一个PS/2转USB适配器对象，并传入PS/2键盘对象
        Ps2ToUsbAdapter adapter = new Ps2ToUsbAdapter();
        // 通过适配器连接键盘和电脑
        computer.connectUsbDevice(adapter);
    }
}

输出结果：

PS/2键盘已插入
通过PS/2转USB适配器连接
电脑已连接USB设备

可以看到、JAVA实现适配器模式的优点有：

• 语法成熟，支持面向对象编程，可以使用抽象类、接口、继承、多态等特性.
• 兼容性强，可以运行在不同的平台和设备上.
• 生态系统丰富，拥有大量的类库和框架.

JAVA实现适配器模式的缺点有：

• 语法冗长，需要编写更多的代码和声明.
• 不支持空安全，容易出现空指针异常.
• 不支持属性和扩展函数，需要编写更多的Getter、Setter和工具类.

3.3C++实现

C++是一种编译型的编程语言，它支持多范式，包括面向对象、泛型、元编程等特性。它是一种高效和灵活的语言，广泛应用于系统开发和游戏开发等领域.

C++也可以使用类适配器或对象适配器来实现适配器模式。下面是类适配器的示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

// 目标接口
class UsbPort {
public:
    virtual void connect() = 0;
};

// 适配者
class Ps2Port {
public:
    virtual void plugIn() = 0;
};

// 适配者实现类
class Ps2Keyboard : public Ps2Port {
public:
    void plugIn() override {
        cout << "PS/2键盘已插入" << endl;
    }
};

// 类适配器，继承适配者并实好的，接下来是第三部分的内容的续篇：

```cpp
现目标接口
class Ps2ToUsbAdapter : public Ps2Keyboard, public UsbPort {
public:
    void connect() override {
        // 调用父类的plugIn方法
        Ps2Keyboard::plugIn();
        cout << "通过PS/2转USB适配器连接" << endl;
    }
};

// 客户端
class Computer {
private:
    // 持有一个USB接口的指针
    UsbPort* usbPort;
public:
    // 连接USB设备的方法
    void connectUsbDevice(UsbPort* usbDevice) {
        usbPort = usbDevice;
        usbPort->connect();
        cout << "电脑已连接USB设备" << endl;
    }
};

int main() {
    // 创建一个电脑对象
    Computer computer;
    // 创建一个PS/2键盘对象
    Ps2Keyboard ps2Keyboard;
    // 创建一个PS/2转USB适配器对象，并传入PS/2键盘对象
    Ps2ToUsbAdapter adapter;
    // 通过适配器连接键盘和电脑
    computer.connectUsbDevice(&adapter);
    return 0;
}

输出结果：

PS/2键盘已插入
通过PS/2转USB适配器连接
电脑已连接USB设备

可以看到、C++实现适配器模式的优点有：

• 语法灵活，支持多重继承和多态，可以使用虚函数和抽象类等特性.
• 性能高，编译成机器码，运行速度快.
• 功能强大，支持泛型编程和元编程，可以使用模板和宏等特性.

C++实现适配器模式的缺点有：

• 语法复杂，需要掌握指针、内存管理、异常处理等概念.
• 不支持空安全，容易出现空指针异常和内存泄漏.
• 不支持属性和扩展函数，需要编写更多的Getter、Setter和工具类.

四、适配器模式的优缺点和使用场景

适配器模式的优点有：

• 可以实现接口的复用，增加了类的透明性和复用性.
• 可以提高类的灵活性和扩展性，可以在不修改原有代码的情况下增加新的功能.
• 可以实现解耦，降低了类之间的耦合度.

适配器模式的缺点有：

• 可以增加系统的复杂度，需要额外创建适配器类.
• 可以降低系统的效率，因为适配器需要在运行时进行转换.

适配器模式适用于以下场景：

• 当需要使用一个已存在的类，但是它的接口不符合当前需求时，可以使用适配器模式来转换接口.
• 当需要创建一个可以与多个不相关或不可预见的类协同工作的类时，可以使用适配器模式来适配这些类的接口.
• 当需要使用一些已经存在的子类，但是不可能对每一个子类都进行修改以匹配目标接口时，可以使用对象适配器模式来适配这些子类的接口.

五、适配器模式的优化方向

适配器模式的优化方法有以下几点：

• 尽量使用对象适配器而不是类适配器，因为对象适配器更灵活，可以适配多个适配者类，并且可以使用目标接口作为参数类型.
• 尽量避免在系统中引入过多的适配器类，否则会使系统变得凌乱.可以考虑使用外观模式来封装一些子系统之间的交互流程，而不是简单地进行接口转接.
• 尽量保持目标接口和适配者接口的一致性，避免在适配器中添加过多的逻辑和功能.
• 在出现接口不兼容的情况时，首先考虑能不能重构代码，优化接口，除非是双方都不太容易修改的情况下，才考虑使用该模式.
• 尽量减少适配器的数量和层次，避免过度使用适配器
• 使用缓存或池化技术来提高适配器的性能

六、适配器模式和其他设计模式的比较

标签：适配器模式