Java進階篇設計模式之六 ----- 組合模式和過濾器模式

前言

在上一篇中我們學習了結構型模式的外觀模式和裝飾器模式。本篇則來學習下組合模式和過濾器模式。

組合模式

簡介

組合模式是用於把一組相似的對象當作一個單一的對象。組合模式依據樹形結構來組合對象，用來表示部分以及整體層次。這種類型的設計模式屬於結構型模式，它創建了對象組的樹形結構。

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

文件系統由目錄和文件組成。每個目錄都可以裝內容。目錄的內容可以是文件，也可以是目錄。按照這種方式，計算機的文件系統就是以遞歸結構來組織的。

當然，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。

在學校中，有很多學生，但是這些學生中又有不同的身份，有的學生是學生會主席，有的是學生會委員，有的是班長，有的是體育委員等等， 當然大部分都是普通的學生，並沒有擔當其它的職位。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，學生職位中最大的是學生會主席，學生會主席下有學生會委員，然后學生會委員又管理着普通的學生，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。可以說非常符合組合模式中的樹形結構以表示‘部分-整體’的層次結構。

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

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","學生會主席");

		Student committeeMember=new Student("小剛","學生會委員");
		
		Student student=new Student("小紅","學生");
		
		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);
			});
		});
	}
}

輸出結果:

	-Student [name=小明, position=學生會主席]
	--Student [name=小剛, position=學生會委員]
	---Student [name=小紅, position=學生]

在上述示例中，我們添加了三個學生(更多也一樣，主要是思路)，在學校中分別扮演 學生會主席、學生會委員以及學生。其中學生會主席管理着學生會委員，學生會委員管理着學生，他們之間屬於層級關系，一層層的包含。在這之中，我們也發現一點，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。

組合模式的優點:

高層模塊調用較為簡單，增加某個節點方便。

組合模式的缺點:

因為其子節點的聲明都是實現類，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’的層級結構。

過濾器模式

簡介

過濾器模式允許開發人員使用不同的標准來過濾一組對象，通過邏輯運算以解耦的方式把它們連接起來。這種類型的設計模式屬於結構型模式，它結合多個標准來獲得單一標准。

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台接口開發的時候，也會根據過濾掉一些請求。其實過濾器模式主要實現也是這種功能，廢話不多說，開始用代碼進行相應的說明。

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

代碼示例:
由於代碼有點多，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，指定實現的方法。

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

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

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;
	}
}

最后再來進行調用測試，添加一些學生，並且指定性別以及班級。然后根據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("二年級學生:"+secondGrade.filter(list));
		System.out.println("二年級男生:"+secondGradeMale.filter(list));
		System.out.println("二年級的學生或女生:"+secondGradeOrFemale.filter(list));		
	}
}

輸出結果:

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，我們發現過濾器模式其實很簡單，制定過濾規則，然后再根據制定的標准來進行過濾，得到符合條件的數據。過濾器模式雖然簡單，但是在構建過濾規則的時候，有點繁瑣，不過在jdk1.8之后，我們可以使用stream流更方便的進行規則的制定（這一點留在以后再講）。

過濾器模式的優點：

簡單，解耦，使用方便。

過濾器模式的缺點：

好像沒有。。。

使用場景：

需要進行篩選的時候。

其它

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