Адаптер

Также известен как: Wrapper, Обёртка, Adapter

Суть паттерна

Адаптер — это структурный паттерн проектирования, который позволяет объектам с несовместимыми интерфейсами работать вместе.

Проблема

Представьте, что вы делаете приложение для торговли на бирже. Ваше приложение скачивает биржевые котировки из нескольких источников в XML, а затем рисует красивые графики.

В какой-то момент вы решаете улучшить приложение, применив стороннюю библиотеку аналитики. Но вот беда — библиотека поддерживает только формат данных JSON, несовместимый с вашим приложением.

Структура программы до подключения сторонней библиотеки — Подключить стороннюю библиотеку не выйдет из-за несовместимых форматов данных.

Вы смогли бы переписать библиотеку, чтобы та поддерживала формат XML. Но, во-первых, это может нарушить работу существующего кода, который уже зависит от библиотеки. А во-вторых, у вас может просто не быть доступа к её исходному коду.

Решение

Вы можете создать адаптер. Это объект-переводчик, который трансформирует интерфейс или данные одного объекта в такой вид, чтобы он стал понятен другому объекту.

При этом адаптер оборачивает один из объектов, так что другой объект даже не знает о наличии первого. Например, вы можете обернуть объект, работающий в метрах, адаптером, который бы конвертировал данные в футы.

Адаптеры могут не только переводить данные из одного формата в другой, но и помогать объектам с разными интерфейсами работать сообща. Это работает так:

Адаптер имеет интерфейс, который совместим с одним из объектов.
Поэтому этот объект может свободно вызывать методы адаптера.
Адаптер получает эти вызовы и перенаправляет их второму объекту, но уже в том формате и последовательности, которые понятны второму объекту.

Иногда возможно создать даже двухсторонний адаптер, который работал бы в обе стороны.

Структура программы после применения адаптера — Программа может работать со сторонней библиотекой через адаптер.

Таким образом, в приложении биржевых котировок вы могли бы создать класс XML_To_JSON_Adapter, который бы оборачивал объект того или иного класса библиотеки аналитики. Ваш код посылал бы адаптеру запросы в формате XML, а адаптер сначала транслировал входящие данные в формат JSON, а затем передавал бы их методам обёрнутого объекта аналитики.

Аналогия из жизни

Пример паттерна Адаптер — Содержимое чемоданов до и после поездки за границу.

Когда вы в первый раз летите за границу, вас может ждать сюрприз при попытке зарядить ноутбук. Стандарты розеток в разных странах отличаются. Ваша европейская зарядка будет бесполезна в США без специального адаптера, позволяющего подключиться к розетке другого типа.

Структура

Адаптер объектов

Эта реализация использует агрегацию: объект адаптера «оборачивает», то есть содержит ссылку на служебный объект. Такой подход работает во всех языках программирования.

Клиент — это класс, который содержит существующую бизнес-логику программы.
Клиентский интерфейс описывает протокол, через который клиент может работать с другими классами.
Сервис — это какой-то полезный класс, обычно сторонний. Клиент не может использовать этот класс напрямую, так как сервис имеет непонятный ему интерфейс.
Адаптер — это класс, который может одновременно работать и с клиентом, и с сервисом. Он реализует клиентский интерфейс и содержит ссылку на объект сервиса. Адаптер получает вызовы от клиента через методы клиентского интерфейса, а затем переводит их в вызовы методов обёрнутого объекта в правильном формате.
Работая с адаптером через интерфейс, клиент не привязывается к конкретному классу адаптера. Благодаря этому, вы можете добавлять в программу новые виды адаптеров, независимо от клиентского кода. Это может пригодиться, если интерфейс сервиса вдруг изменится, например, после выхода новой версии сторонней библиотеки.

Адаптер классов

Эта реализация базируется на наследовании: адаптер наследует оба интерфейса одновременно. Такой подход возможен только в языках, поддерживающих множественное наследование, например, C++.

Адаптер классов не нуждается во вложенном объекте, так как он может одновременно наследовать и часть существующего класса, и часть сервиса.

Псевдокод

В этом шуточном примере Адаптер преобразует один интерфейс в другой, позволяя совместить квадратные колышки и круглые отверстия.

Структура классов примера паттерна Адаптер — Пример адаптации квадратных колышков и круглых отверстий.

Адаптер вычисляет наименьший радиус окружности, в которую можно вписать квадратный колышек, и представляет его как круглый колышек с этим радиусом.

// Классы с совместимыми интерфейсами: КруглоеОтверстие и
// КруглыйКолышек.
class RoundHole is
    constructor RoundHole(radius) { ... }

    method getRadius() is
        // Вернуть радиус отверстия.

    method fits(peg: RoundPeg) is
        return this.getRadius() >= peg.getRadius()

class RoundPeg is
    constructor RoundPeg(radius) { ... }

    method getRadius() is
        // Вернуть радиус круглого колышка.


// Устаревший, несовместимый класс: КвадратныйКолышек.
class SquarePeg is
    constructor SquarePeg(width) { ... }

    method getWidth() is
        // Вернуть ширину квадратного колышка.


// Адаптер позволяет использовать квадратные колышки и круглые
// отверстия вместе.
class SquarePegAdapter extends RoundPeg is
    private field peg: SquarePeg

    constructor SquarePegAdapter(peg: SquarePeg) is
        this.peg = peg

    method getRadius() is
        // Вычислить половину диагонали квадратного колышка по
        // теореме Пифагора.
        return peg.getWidth() * Math.sqrt(2) / 2


// Где-то в клиентском коде.
hole = new RoundHole(5)
rpeg = new RoundPeg(5)
hole.fits(rpeg) // TRUE

small_sqpeg = new SquarePeg(5)
large_sqpeg = new SquarePeg(10)
hole.fits(small_sqpeg) // Ошибка компиляции, несовместимые типы

small_sqpeg_adapter = new SquarePegAdapter(small_sqpeg)
large_sqpeg_adapter = new SquarePegAdapter(large_sqpeg)
hole.fits(small_sqpeg_adapter) // TRUE
hole.fits(large_sqpeg_adapter) // FALSE

Применимость

Когда вы хотите использовать сторонний класс, но его интерфейс не соответствует остальному коду приложения.

Адаптер позволяет создать объект-прокладку, который будет превращать вызовы приложения в формат, понятный стороннему классу.

Когда вам нужно использовать несколько существующих подклассов, но в них не хватает какой-то общей функциональности, причём расширить суперкласс вы не можете.

Вы могли бы создать ещё один уровень подклассов и добавить в них недостающую функциональность. Но при этом придётся дублировать один и тот же код в обеих ветках подклассов.

Более элегантным решением было бы поместить недостающую функциональность в адаптер и приспособить его для работы с суперклассом. Такой адаптер сможет работать со всеми подклассами иерархии. Это решение будет сильно напоминать паттерн Декоратор.

Шаги реализации

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.
Опишите клиентский интерфейс, через который классы приложения смогли бы использовать класс сервиса.
Создайте класс адаптера, реализовав этот интерфейс.
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.
Реализуйте все методы клиентского интерфейса в адаптере. Адаптер должен делегировать основную работу сервису.
Приложение должно использовать адаптер только через клиентский интерфейс. Это позволит легко изменять и добавлять адаптеры в будущем.

Преимущества и недостатки

Отделяет и скрывает от клиента подробности преобразования различных интерфейсов.

Усложняет код программы из-за введения дополнительных классов.

Отношения с другими паттернами

Мост проектируют загодя, чтобы развивать большие части приложения отдельно друг от друга. Адаптер применяется постфактум, чтобы заставить несовместимые классы работать вместе.
Адаптер предоставляет совершенно другой интерфейс для доступа к существующему объекту. С другой стороны, при использовании паттерна Декоратор интерфейс либо остается прежним, либо расширяется. Причём Декоратор поддерживает рекурсивную вложенность, чего не скажешь об Адаптере.
С Адаптером вы получаете доступ к существующему объекту через другой интерфейс. Используя Заместитель, интерфейс остается неизменным. Используя Декоратор, вы получаете доступ к объекту через расширенный интерфейс.
Фасад задаёт новый интерфейс, тогда как Адаптер повторно использует старый. Адаптер оборачивает только один класс, а Фасад оборачивает целую подсистему. Кроме того, Адаптер позволяет двум существующим интерфейсам работать сообща, вместо того, чтобы задать полностью новый.
Мост, Стратегия и Состояние (а также слегка и Адаптер) имеют схожие структуры классов — все они построены на принципе «композиции», то есть делегирования работы другим объектам. Тем не менее, они отличаются тем, что решают разные проблемы. Помните, что паттерны — это не только рецепт построения кода определённым образом, но и описание проблем, которые привели к данному решению.