过滤器模式

过滤器模式（Filter Pattern）或标准模式（Criteria Pattern）是一种设计模式，这种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。

概要

意图

用于将对象的筛选过程封装起来，允许使用不同的筛选标准动态地筛选对象。

主要解决的问题

当需要根据多个不同的条件或标准来筛选一组对象时，过滤器模式提供了一种灵活的方式来定义这些条件，避免在客户端代码中硬编码筛选逻辑。

使用场景

  • 当对象集合需要根据不同的标准进行筛选时。
  • 当筛选逻辑可能变化，或者需要动态地组合多个筛选条件时。

实现方式

  • 定义筛选接口：创建一个筛选接口，定义一个筛选方法。
  • 实现具体筛选器：为每个筛选标准实现筛选接口，封装具体的筛选逻辑。
  • 组合筛选器：允许筛选器之间进行组合，形成复杂的筛选逻辑。

关键代码

  • 筛选接口：定义筛选方法，如 matches()。
  • 具体筛选器类：实现筛选接口，封装具体的筛选逻辑。
  • 组合筛选器：实现筛选器的组合逻辑，如逻辑与（AND）、逻辑或（OR）等。

应用实例

  1. 图书管理系统：根据作者、出版年份、类别等不同标准筛选图书。
  2. 在线购物平台：根据价格、品牌、用户评分等条件筛选商品。

优点

  1. 封装性：筛选逻辑被封装在独立的筛选器对象中。
  2. 灵活性：可以动态地添加、修改或组合筛选条件。
  3. 可扩展性：容易添加新的筛选标准，无需修改现有代码。

缺点

  • 复杂性：随着筛选条件的增加，系统可能变得复杂。
  • 性能问题：如果筛选器组合过于复杂，可能会影响性能。

使用建议

  • 当筛选逻辑可能变化或需要根据不同标准动态筛选对象时，考虑使用过滤器模式。
  • 在设计时，确保筛选器的接口和实现保持一致，以便于组合和扩展。

注意事项

  • 确保筛选器的组合逻辑正确无误，避免引入逻辑错误。
  • 在实现时，考虑性能影响，特别是在处理大量数据时。

概要

过滤器模式包含以下几个主要角色：

  • 过滤器接口（Filter/Criteria）：定义一个接口，用于筛选对象。该接口通常包含一个方法，用于根据特定条件过滤对象。

  • 具体过滤器类（Concrete Filter/Concrete Criteria）：实现过滤器接口，具体定义筛选对象的条件和逻辑。

  • 对象集合（Items/Objects to be filtered）：要被过滤的对象集合。这些对象通常是具有共同属性的实例，例如一组人、一组产品等。

  • 客户端（Client）：使用具体过滤器类来筛选对象集合。客户端将对象集合和过滤器结合起来，以获得符合条件的对象。

实现

我们将创建一个 Person 对象、Criteria 接口和实现了该接口的实体类，来过滤 Person 对象的列表。CriteriaPatternDemo 类使用 Criteria 对象，基于各种标准和它们的结合来过滤 Person 对象的列表。

过滤器模式的 UML 图

步骤 1

创建一个类，在该类上应用标准。

Person.java

public class Person { private String name; private String gender; private String maritalStatus; public Person(String name,String gender,String maritalStatus){ this.name = name; this.gender = gender; this.maritalStatus = maritalStatus; } public String getName() { return name; } public String getGender() { return gender; } public String getMaritalStatus() { return maritalStatus; } }

步骤 2

为标准（Criteria）创建一个接口。

Criteria.java

import java.util.List; public interface Criteria { public List<Person> meetCriteria(List<Person> persons); }

步骤 3

创建实现了 Criteria 接口的实体类。

CriteriaMale.java

import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class CriteriaMale implements Criteria { @Override public List<Person> meetCriteria(List<Person> persons) { List<Person> malePersons = new ArrayList<Person>(); for (Person person : persons) { if(person.getGender().equalsIgnoreCase("MALE")){ malePersons.add(person); } } return malePersons; } }

CriteriaFemale.java

import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class CriteriaFemale implements Criteria { @Override public List<Person> meetCriteria(List<Person> persons) { List<Person> femalePersons = new ArrayList<Person>(); for (Person person : persons) { if(person.getGender().equalsIgnoreCase("FEMALE")){ femalePersons.add(person); } } return femalePersons; } }

CriteriaSingle.java

import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class CriteriaSingle implements Criteria { @Override public List<Person> meetCriteria(List<Person> persons) { List<Person> singlePersons = new ArrayList<Person>(); for (Person person : persons) { if(person.getMaritalStatus().equalsIgnoreCase("SINGLE")){ singlePersons.add(person); } } return singlePersons; } }

AndCriteria.java

import java.util.List; public class AndCriteria implements Criteria { private Criteria criteria; private Criteria otherCriteria; public AndCriteria(Criteria criteria, Criteria otherCriteria) { this.criteria = criteria; this.otherCriteria = otherCriteria; } @Override public List<Person> meetCriteria(List<Person> persons) { List<Person> firstCriteriaPersons = criteria.meetCriteria(persons); return otherCriteria.meetCriteria(firstCriteriaPersons); } }

OrCriteria.java

import java.util.List; public class OrCriteria implements Criteria { private Criteria criteria; private Criteria otherCriteria; public OrCriteria(Criteria criteria, Criteria otherCriteria) { this.criteria = criteria; this.otherCriteria = otherCriteria; } @Override public List<Person> meetCriteria(List<Person> persons) { List<Person> firstCriteriaItems = criteria.meetCriteria(persons); List<Person> otherCriteriaItems = otherCriteria.meetCriteria(persons); for (Person person : otherCriteriaItems) { if(!firstCriteriaItems.contains(person)){ firstCriteriaItems.add(person); } } return firstCriteriaItems; } }

步骤4

使用不同的标准（Criteria）和它们的结合来过滤 Person 对象的列表。

CriteriaPatternDemo.java

import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class CriteriaPatternDemo { public static void main(String[] args) { List<Person> persons = new ArrayList<Person>(); persons.add(new Person("Robert","Male", "Single")); persons.add(new Person("John","Male", "Married")); persons.add(new Person("Laura","Female", "Married")); persons.add(new Person("Diana","Female", "Single")); persons.add(new Person("Mike","Male", "Single")); persons.add(new Person("Bobby","Male", "Single")); Criteria male = new CriteriaMale(); Criteria female = new CriteriaFemale(); Criteria single = new CriteriaSingle(); Criteria singleMale = new AndCriteria(single, male); Criteria singleOrFemale = new OrCriteria(single, female); System.out.println("Males: "); printPersons(male.meetCriteria(persons)); System.out.println("\nFemales: "); printPersons(female.meetCriteria(persons)); System.out.println("\nSingle Males: "); printPersons(singleMale.meetCriteria(persons)); System.out.println("\nSingle Or Females: "); printPersons(singleOrFemale.meetCriteria(persons)); } public static void printPersons(List<Person> persons){ for (Person person : persons) { System.out.println("Person : [ Name : " + person.getName() +", Gender : " + person.getGender() +", Marital Status : " + person.getMaritalStatus() +" ]"); } } }

步骤 5

执行程序，输出结果：

Males: 
Person : [ Name : Robert, Gender : Male, Marital Status : Single ]
Person : [ Name : John, Gender : Male, Marital Status : Married ]
Person : [ Name : Mike, Gender : Male, Marital Status : Single ]
Person : [ Name : Bobby, Gender : Male, Marital Status : Single ]

Females: 
Person : [ Name : Laura, Gender : Female, Marital Status : Married ]
Person : [ Name : Diana, Gender : Female, Marital Status : Single ]

Single Males: 
Person : [ Name : Robert, Gender : Male, Marital Status : Single ]
Person : [ Name : Mike, Gender : Male, Marital Status : Single ]
Person : [ Name : Bobby, Gender : Male, Marital Status : Single ]

Single Or Females: 
Person : [ Name : Robert, Gender : Male, Marital Status : Single ]
Person : [ Name : Diana, Gender : Female, Marital Status : Single ]
Person : [ Name : Mike, Gender : Male, Marital Status : Single ]
Person : [ Name : Bobby, Gender : Male, Marital Status : Single ]
Person : [ Name : Laura, Gender : Female, Marital Status : Married ]