java开发中的链式思维 —— 设计一个链式过滤器

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• 概述　　

　　最近在弄阿里云的sls日志服务，该服务提供了一个搜索接口，可根据各种运算、逻辑等表达式搜出想要的内容。具体语法可见https://help.aliyun.com/document_detail/29060.html?spm=5176.doc29029.2.2.8PG8RA。

　　在开发中，我们需要用到该接口的查询需求会不断扩增，可能一开始只用and，后面加了or和not，再后来又多了key/value pair、数值比较等等。如果把这些处理逻辑放在业务逻辑中，未免太过暴力，而且非常不方便维护和阅读。尤其是当出现了复杂的复合逻辑时，比如："a and b or (c and (d not e))"，我们要先自己推算出具体的公式并显示的写在业务逻辑，显然这是很不合理的。所以，我要把这类处理逻辑单独抽离出来，查询条件当成一个个搜索的过滤条件Filter，再通过拼接类Assembler自动拼接成我们想要的逻辑表达式。

• 设计单个过滤器

　　需要首先想清楚的是，整体的表达式是由一个个单独的查询语句（运算表达式）组成的，而连接他们的是逻辑运算（与或非）。所以我的思路是，先将所有单独的运算表达式创建出来，最后通过逻辑运算将他们拼接在一起。

　　下面是运算表达式过滤器的实现代码：

　　

public class AliyunLogFilter {
    
    public AliyunLogFilter() {}
    
    public AliyunLogFilter(MatchType type, String param, int value) {　　//实现比较运算的表达式：type为运算符、param为查询字段、value为该字段对应的值
        
        singleQuery = param + " " + type.getSymbol() + " " + value;
    }
    
    public AliyunLogFilter(boolean isFuzzy, String param) {　　　　　　　　//实现模糊查询的表达式：当isFuzzy为true，表示模糊查询。
        
        singleQuery = param + (isFuzzy ? "*" : "");
    }
    
    public AliyunLogFilter(String key, String value) {　　　　　　　　　　　//实现键值对查询的表达式
        
        singleQuery = key + ":" + value;
    }
    
    /** 属性比较类型. */
    public enum MatchType {　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//属性的比较类型，这里通过让enum维护一个字段symbol，可以在调用时根据MatchType的类型，直接获取对应的符号字符串。类似于多态。
        
        EQ("="), LT(">"), ST("<"), LE(">="), SE("<=");
        
        private String symbol;
        
        private MatchType(String symbol) {   
            
            this.symbol = symbol;   
        }   
          
        public String getSymbol() {   
            
            return symbol;   
        }  
    }
    
    private String singleQuery;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//运算过滤器维护的唯一属性，即单个查询语句字符串。
    
    public String get() {　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //通过get方法可获取这个过滤器下的查询语句。
        
        return this.singleQuery;
    }
}

　　单个的查询做好了，通过构造函数我们可以直接生成对应的filter，调用get()就可以拿到他的表达式。下面只需要设计一个拼接器把多个单独的查询拼接在一起就好了。

• 设计过滤器拼接器

　　那么怎样去设计呢？首先我想到了他的使用场景，对于单个filter，使用很简单，每次都new Filter(param...)就可以了。但作为一个拼接工具，他的核心价值是把多个filter拼接起来的动作，而不是拼接类本身。按照传统的方式，可能我们会这样：在Assembler内部维护一个List<Filter>,然后维护一个List<LogicSymbol>（或者可能直接搞一个HashMap<Filter, LogicSymbol>）。然后先创建Assembler实例，把filter依次添加，像这样：

    Assembler assembler = new Assembler();
    assembler.getFilters().add(filter1);
    assembler.getFilters().add(logicalSymbol1);
    assembler.getFilters().add(filter2);
    assembler.getFilters().add(logicalSymbol2);
    assembler.getFilters().add(filter3);
    assembler.getFilters().add(logicalSymbol3);
    String queryStr =  assembler.generateTotalQuery();

　　这样写一个明显的缺陷就是，代码非常的臃肿古板，而且很难明显的看出各个filter之间的关联，我甚至觉得generateTotalQuery里面的实现会更加复杂，因为他要对两个list不断的匹配重组。

　　于是，我想到了java 8里非常好用的stream，对于遍历操作，stream流的链式写法带给我们极大的代码简洁度和可读性。在这里，我可以同样用链式写法用一句话生成最终拼接好的查询语句。

　　下面是过滤器拼接器的实现代码：

public class AliyunLogFilterAssembler {

    private String queryStr;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //最终多个filter拼接好的完整查询表达式。

    public AliyunLogFilterAssembler() {}

    public AliyunLogFilterAssembler(String queryStr) { this.queryStr = queryStr; }　　　//重写构造函数，可初始化查询表达式。
    
    public String get() {　　　　　　　　　　　　　　　　　　                      　　      //类似于上面的单个过滤器，这里也通过get()直接拿到拼接器拼接好的表达式。
        
        return this.queryStr;
    }
    
    //如果first为非操作，这里可能无法表达，暂时可直接用String参数直接传入"not param";
    public static AliyunLogFilterAssembler create(AliyunLogFilter first) {　　　　　　　　//类似一个静态的工厂方法，创建一个Assembler实例，并传入了这个拼接器的第一个过滤条件first。
        
        return create(first.get());
    }
    
    public static AliyunLogFilterAssembler create(String firstQueryStr) {　　　　　　　　 //同上，这里通过调用带参数的构造函数，初始化了拼接器的变量queryStr。
        
        return new AliyunLogFilterAssembler(firstQueryStr);
    }
    
    public AliyunLogFilterAssembler and(AliyunLogFilter filter) {　　　　　　　　　　　　　 //定义了"与"操作，可传入一个过滤器，与当前的拼接器逻辑表达式形成与的关系。
        
        return and(filter.get());
    }
    
    public AliyunLogFilterAssembler and(String queryString) {　　　　　　　　　　　　       //"与"操作的具体实现，遵循阿里云提供的逻辑表达式规范，将filter的表达式拼接到拼接器中。
        
        this.queryStr += " and (" + queryString + ")";
        return this;
    }
    
    public AliyunLogFilterAssembler or(AliyunLogFilter filter) {　　　　　　　　　　　　　　 //同上类似，这里是"或"操作。
        
        return or(filter.get());
    }
    
    public AliyunLogFilterAssembler or(String queryString) {　　　　　　　　　　　　　　　　　//同上。
        
        this.queryStr += " or (" + queryString + ")";
        return this;
    }
    
    public AliyunLogFilterAssembler not(AliyunLogFilter filter) {　　　　　　　　　　　　　　 //同上
        
        return not(filter.get());
    }
    
    public AliyunLogFilterAssembler not(String queryString) {　　　　　　　　　　　　　　　　　//同上　
        
        this.queryStr += " not (" + queryString + ")";
        return this;
    }
}

　　具体的代码含义相信看了注释可以理解。我把每个逻辑函数都返回了当前的assembler，这样确保了链式写法的方式，也让assembler中的queryStr可以持续更新直到我输入所有过滤条件。

• 验证效果

　　至此，这个小轮子就算OK了，下面我们举几个例子来测试一下效果，对于单独的过滤器为了简洁，统一使用非模糊的字符串查询。先定义几个表达式：(1) a and b or c; (2) a and b or (c not d)

　　测试代码如下：

        String query;
        AliyunLogFilter a= new AliyunLogFilter(false, "a");
        AliyunLogFilter b= new AliyunLogFilter(false, "b");
        AliyunLogFilter c= new AliyunLogFilter(false, "c");
        AliyunLogFilter d= new AliyunLogFilter(false, "d");
        query = AliyunLogFilterAssembler.create(a).and(b).or(c).get(); //(1)
        System.out.println(query);
        query = AliyunLogFilterAssembler.create(a).and(b).or(AliyunLogFilterAssembler.create(c).not(d).get()).get(); //(2)
        System.out.println(query);

　　运行结果如下：

a and (b) or (c)
a and (b) or (c not (d))

　　虽然多了几个括号，但表达式本身与我们所需要的逻辑是相同的含义。我把整个查询语句的拼装过程压缩在了一行代码里（上述第6、8行），大量简化了代码量，而且很容易写测试代码，也增加了可读性和可维护性。