Java进阶篇设计模式之六 - 组合模式和过滤器模式

前言

在上一篇中我们学习了结构型模式的外观模式和装饰器模式。本篇则来学习下组合模式和过滤器模式。

组合模式

简介

组合模式是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。

简单来说的话，就是根据树形结构把相似的对象进行组合，然后表示该部分是用来做啥的。在<大话设计模式>中有个很形象的例子，就是电脑中的 文件系统。

文件系统由目录和文件组成。每个目录都可以装内容。目录的内容可以是文件，也可以是目录。按照这种方式，计算机的文件系统就是以递归结构来组织的。

当然，这里我们也可以使用一个简单的示例来对组合模式进行讲解。

在学校中，有很多学生，但是这些学生中又有不同的身份，有的学生是学生会主席，有的是学生会委员，有的是班长，有的是体育委员等等， 当然大部分都是普通的学生，并没有担当其它的职位。这时我们就可以使用组合模式来进行组合。

按照管理层来看，学生职位中最大的是学生会主席，学生会主席下有学生会委员，然后学生会委员又管理着普通的学生，他们之间相互独立，可以成为一个部分，也可以最终成为一个整体。可以说非常符合组合模式中的树形结构以表示‘部分-整体’的层次结构。

废话不在多说了，下面进行代码的开发。
首先定义一个学生类，有学生姓名和职位属性。
然后在学生类中在添加 add()、remove()、get()方法，最后进行层级调用。

代码示例:

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","学生会主席");

        Student committeeMember=new Student("小刚","学生会委员");
        
        Student student=new Student("小红","学生");
        
        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);
            });
        });
    }
}

 

输出结果:

    -Student [name=小明, position=学生会主席]
    --Student [name=小刚, position=学生会委员]
    ---Student [name=小红, position=学生]

 

在上述示例中，我们添加了三个学生(更多也一样，主要是思路)，在学校中分别扮演 学生会主席、学生会委员以及学生。其中学生会主席管理着学生会委员，学生会委员管理着学生，他们之间属于层级关系，一层层的包含。在这之中，我们也发现一点，其实组合模式就是把某个对象去包含另一个对象，然后通过组合的方式来进行一些布局。

组合模式的优点:

高层模块调用较为简单，增加某个节点方便。

组合模式的缺点:

因为其子节点的声明都是实现类，而不是接口，违反了依赖倒置原则。

使用场景:
可以表示为 ‘部分-整体’的层级结构。

过滤器模式

简介

过滤器模式允许开发人员使用不同的标准来过滤一组对象，通过逻辑运算以解耦的方式把它们连接起来。这种类型的设计模式属于结构型模式，它结合多个标准来获得单一标准。

简单的来说该模式的功能就是如其名，做一个过滤的作用。我们在一般在进行后台接口开发的时候，也会根据过滤掉一些请求。其实过滤器模式主要实现也是这种功能，废话不多说，开始用代码进行相应的说明。

这里依旧用学生来进行讲解，学校的学生中有男生和女生，学校又有不同的年级，这时我们相统计下学生的相关信息，就可以使用过滤器模式来进行分组了。比如，统计该学校有多少男生，一年级的女生有多少，三年级的学生或者女生有多少之类等等。

代码示例:
由于代码有点多，这里就分开进行讲解。
首先定义一个实体类，有姓名、性别、年级这三个属性。

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 + "]";
    }
}

 

然后再定义一个公用的接口，指定实现的方法。

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

 

然后再实现该接口，制定不同的过滤规则。这里主要是三种规则，普通的过滤，且过滤，或过滤。
具体实现的方法如下:

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;
    }
}

 

最后再来进行调用测试，添加一些学生，并且指定性别以及班级。然后根据不同的条件来进行过滤。

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("小红", "female", 2));
        list.add(new Student("小刚", "male", 2));
        list.add(new Student("小霞", "female", 3));
        list.add(new Student("小智", "male", 3));
        list.add(new Student("虚无境", "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("二年级学生:"+secondGrade.filter(list));
        System.out.println("二年级男生:"+secondGradeMale.filter(list));
        System.out.println("二年级的学生或女生:"+secondGradeOrFemale.filter(list));        
    }
}

 

输出结果:

男生:[Student [name=小明, gender=male, grade=1], Student [name=小刚, gender=male, grade=2], Student [name=小智, gender=male, grade=3], Student [name=虚无境, gender=male, grade=1]]
女生:[Student [name=小红, gender=female, grade=2], Student [name=小霞, gender=female, grade=3]]
二年级学生:[Student [name=小红, gender=female, grade=2], Student [name=小刚, gender=male, grade=2]]
二年级男生:[Student [name=小刚, gender=male, grade=2]]
二年级的学生或女生:[Student [name=小红, gender=female, grade=2], Student [name=小刚, gender=male, grade=2], Student [name=小霞, gender=female, grade=3]]

 

通过上述示例，我们发现过滤器模式其实很简单，制定过滤规则，然后再根据制定的标准来进行过滤，得到符合条件的数据。过滤器模式虽然简单，但是在构建过滤规则的时候，有点繁琐，不过在jdk1.8之后，我们可以使用stream流更方便的进行规则的制定（这一点留在以后再讲）。

过滤器模式的优点：

简单，解耦，使用方便。

过滤器模式的缺点：

好像没有。。。

使用场景：

需要进行筛选的时候。