Паттерн Adapter (адаптер, wrapper, обертка)

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.

UML-диаграмма классов паттерна Adapter

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 <iostream>

// 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 <iostream>

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.

Adapter