Java進階篇設(shè)計模式之六 - 組合模式和過濾器模式

新進小設(shè)計 2022-12-19 發(fā)布于北京

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前言

在上一篇中我們學(xué)習(xí)了結(jié)構(gòu)型模式的外觀模式和裝飾器模式。本篇則來學(xué)習(xí)下組合模式和過濾器模式。

組合模式

簡介

組合模式是用于把一組相似的對象當(dāng)作一個單一的對象。組合模式依據(jù)樹形結(jié)構(gòu)來組合對象，用來表示部分以及整體層次。這種類型的設(shè)計模式屬于結(jié)構(gòu)型模式，它創(chuàng)建了對象組的樹形結(jié)構(gòu)。

簡單來說的話，就是根據(jù)樹形結(jié)構(gòu)把相似的對象進行組合，然后表示該部分是用來做啥的。在<大話設(shè)計模式>中有個很形象的例子，就是電腦中的 文件系統(tǒng)。

文件系統(tǒng)由目錄和文件組成。每個目錄都可以裝內(nèi)容。目錄的內(nèi)容可以是文件，也可以是目錄。按照這種方式，計算機的文件系統(tǒng)就是以遞歸結(jié)構(gòu)來組織的。

當(dāng)然，這里我們也可以使用一個簡單的示例來對組合模式進行講解。

在學(xué)校中，有很多學(xué)生，但是這些學(xué)生中又有不同的身份，有的學(xué)生是學(xué)生會主席，有的是學(xué)生會委員，有的是班長，有的是體育委員等等，當(dāng)然大部分都是普通的學(xué)生，并沒有擔(dān)當(dāng)其它的職位。這時我們就可以使用組合模式來進行組合。

按照管理層來看，學(xué)生職位中最大的是學(xué)生會主席，學(xué)生會主席下有學(xué)生會委員，然后學(xué)生會委員又管理著普通的學(xué)生，他們之間相互獨立，可以成為一個部分，也可以最終成為一個整體?？梢哉f非常符合組合模式中的樹形結(jié)構(gòu)以表示'部分-整體’的層次結(jié)構(gòu)。

廢話不在多說了，下面進行代碼的開發(fā)。
首先定義一個學(xué)生類，有學(xué)生姓名和職位屬性。
然后在學(xué)生類中在添加 add()、remove()、get()方法，最后進行層級調(diào)用。

代碼示例:

class Student{
    private String name;
    
    private String position;
    
    private List<Student> students;

    public Student(String name, String position) {
        this.name = name;
        this.position = position;
        students=new ArrayList<Student>();
    }
    
    
    public void add(Student student){
        students.add(student);
    }
    
    public void remove(Student student){
        students.remove(student);
    }
    
    public List<Student> get(){
        return students;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Student [name=" + name + ", position=" + position + "]";
    }    
}


public class CompositeTest {

    public static void main(String[] args) {

        Student studentLeader=new Student("小明","學(xué)生會主席");

        Student committeeMember=new Student("小剛","學(xué)生會委員");
        
        Student student=new Student("小紅","學(xué)生");
        
        committeeMember.add(student);
        studentLeader.add(committeeMember);
        
        System.out.println("-"+studentLeader);
        studentLeader.get().forEach(sl->{
            System.out.println("--"+sl);
            sl.get().forEach(cm->{
                System.out.println("---"+cm);
            });
        });
    }
}

輸出結(jié)果:

    -Student [name=小明, position=學(xué)生會主席]
    --Student [name=小剛, position=學(xué)生會委員]
    ---Student [name=小紅, position=學(xué)生]

在上述示例中，我們添加了三個學(xué)生(更多也一樣，主要是思路)，在學(xué)校中分別扮演學(xué)生會主席、學(xué)生會委員以及學(xué)生。其中學(xué)生會主席管理著學(xué)生會委員，學(xué)生會委員管理著學(xué)生，他們之間屬于層級關(guān)系，一層層的包含。在這之中，我們也發(fā)現(xiàn)一點，其實組合模式就是把某個對象去包含另一個對象，然后通過組合的方式來進行一些布局。

組合模式的優(yōu)點:

高層模塊調(diào)用較為簡單，增加某個節(jié)點方便。

組合模式的缺點:

因為其子節(jié)點的聲明都是實現(xiàn)類，而不是接口，違反了依賴倒置原則。

使用場景:
可以表示為 '部分-整體’的層級結(jié)構(gòu)。

過濾器模式

簡介

過濾器模式允許開發(fā)人員使用不同的標(biāo)準(zhǔn)來過濾一組對象，通過邏輯運算以解耦的方式把它們連接起來。這種類型的設(shè)計模式屬于結(jié)構(gòu)型模式，它結(jié)合多個標(biāo)準(zhǔn)來獲得單一標(biāo)準(zhǔn)。

簡單的來說該模式的功能就是如其名，做一個過濾的作用。我們在一般在進行后臺接口開發(fā)的時候，也會根據(jù)過濾掉一些請求。其實過濾器模式主要實現(xiàn)也是這種功能，廢話不多說，開始用代碼進行相應(yīng)的說明。

這里依舊用學(xué)生來進行講解，學(xué)校的學(xué)生中有男生和女生，學(xué)校又有不同的年級，這時我們相統(tǒng)計下學(xué)生的相關(guān)信息，就可以使用過濾器模式來進行分組了。比如，統(tǒng)計該學(xué)校有多少男生，一年級的女生有多少，三年級的學(xué)生或者女生有多少之類等等。

代碼示例:
由于代碼有點多，這里就分開進行講解。
首先定義一個實體類，有姓名、性別、年級這三個屬性。

class Student{
    private String name; 
    private String gender; 
    private Integer grade;
    public Student(String name, String gender, Integer grade) {
        super();
        this.name = name;
        this.gender = gender;
        this.grade = grade;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public String getGender() {
        return gender;
    }
    
    public void setGender(String gender) {
        this.gender = gender;
    }
    
    public Integer getGrade() {
        return grade;
    }
    
    public void setGrade(Integer grade) {
        this.grade = grade;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student [name=" + name + ", gender=" + gender + ", grade=" + grade + "]";
    }
}

然后再定義一個公用的接口，指定實現(xiàn)的方法。

interface FilterinGrule {
    List<Student>  filter(List<Student> students);
}

然后再實現(xiàn)該接口，制定不同的過濾規(guī)則。這里主要是三種規(guī)則，普通的過濾，且過濾，或過濾。
具體實現(xiàn)的方法如下:

class MaleStudents implements FilterinGrule{
    @Override
    public List<Student> filter(List<Student> students) {
        List<Student> maleStudents = new ArrayList<Student>(); 
        students.forEach(student->{
             if(student.getGender().equalsIgnoreCase("male")){
                 maleStudents.add(student);
             }
        });
        return maleStudents;
    }
}

class FemaleStudents implements FilterinGrule{
    @Override
    public List<Student> filter(List<Student> students) {
        List<Student> femaleStudents = new ArrayList<Student>(); 
        students.forEach(student->{
             if(student.getGender().equalsIgnoreCase("female")){
                 femaleStudents.add(student);
             }
        });
        return femaleStudents;
    }
}

class SecondGrade implements FilterinGrule{
    @Override
    public List<Student> filter(List<Student> students) {
        List<Student> secondGradeStudents = new ArrayList<Student>(); 
        students.forEach(student->{
             if(student.getGrade() == 2){
                 secondGradeStudents.add(student);
             }
        });
        
        return secondGradeStudents;
    }
}


class And implements FilterinGrule{
     private FilterinGrule filter;
     private FilterinGrule filter2;
    
     public And(FilterinGrule filter,FilterinGrule filter2) {
         this.filter=filter;
         this.filter2=filter2;
     }
    
    @Override
    public List<Student> filter(List<Student> students) {
        List<Student> students2=filter.filter(students);
        return filter2.filter(students2);
    }
}

class Or implements FilterinGrule{
     private FilterinGrule filter;
     private FilterinGrule filter2;
    
     public Or(FilterinGrule filter,FilterinGrule filter2) {
         this.filter=filter;
         this.filter2=filter2;
     }
    
    @Override
    public List<Student> filter(List<Student> students) {
        List<Student> students1=filter.filter(students);
        List<Student> students2=filter2.filter(students);
        students2.forEach(student->{
             if(!students1.contains(student)){
                 students1.add(student);
             }
        });
        return students1;
    }
}

最后再來進行調(diào)用測試，添加一些學(xué)生，并且指定性別以及班級。然后根據(jù)不同的條件來進行過濾。

public class FilterTest {

    public static void main(String[] args) {
        List<Student> list=new ArrayList<Student>();
        list.add(new Student("小明", "male", 1));
        list.add(new Student("小紅", "female", 2));
        list.add(new Student("小剛", "male", 2));
        list.add(new Student("小霞", "female", 3));
        list.add(new Student("小智", "male", 3));
        list.add(new Student("虛無境", "male", 1));
        
        
        FilterinGrule male = new MaleStudents();
        FilterinGrule female = new FemaleStudents();
        FilterinGrule secondGrade = new SecondGrade();
        FilterinGrule secondGradeMale = new And(secondGrade, male);
        FilterinGrule secondGradeOrFemale = new Or(secondGrade, female);
        
        System.out.println("男生:"+male.filter(list));
        System.out.println("女生:"+female.filter(list));
        System.out.println("二年級學(xué)生:"+secondGrade.filter(list));
        System.out.println("二年級男生:"+secondGradeMale.filter(list));
        System.out.println("二年級的學(xué)生或女生:"+secondGradeOrFemale.filter(list));        
    }
}

輸出結(jié)果:

男生:[Student [name=小明, gender=male, grade=1], Student [name=小剛, gender=male, grade=2], Student [name=小智, gender=male, grade=3], Student [name=虛無境, gender=male, grade=1]]
女生:[Student [name=小紅, gender=female, grade=2], Student [name=小霞, gender=female, grade=3]]
二年級學(xué)生:[Student [name=小紅, gender=female, grade=2], Student [name=小剛, gender=male, grade=2]]
二年級男生:[Student [name=小剛, gender=male, grade=2]]
二年級的學(xué)生或女生:[Student [name=小紅, gender=female, grade=2], Student [name=小剛, gender=male, grade=2], Student [name=小霞, gender=female, grade=3]]

通過上述示例，我們發(fā)現(xiàn)過濾器模式其實很簡單，制定過濾規(guī)則，然后再根據(jù)制定的標(biāo)準(zhǔn)來進行過濾，得到符合條件的數(shù)據(jù)。過濾器模式雖然簡單，但是在構(gòu)建過濾規(guī)則的時候，有點繁瑣，不過在jdk1.8之后，我們可以使用stream流更方便的進行規(guī)則的制定（這一點留在以后再講）。

過濾器模式的優(yōu)點：