管道过滤器模式（Pipe and Filter）与组合模式（修改）

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了管道过滤器模式（Pipe and Filter）与组合模式（修改）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

转自：http://haolloyin.blog.51cto.com/1177454/348277

之前在 benjielin 前辈的博客中看到“管道过滤器（Pipe-And-Filter）模式（http://bj007.blog.51cto.com/1701577/345677）”，当时将文章中运用到的组合模式（Composite）与我刚刚写过的装饰模式（Decorator）和职责链模式（Chain of Responsibility）混为一谈，并希望用这后面两个模式进行代码实现，+_+

现在觉得还是先把那文章中的组合模式给具体实现一下吧，具体的文字描述请看上面文章链接哦。

在我的代码中，我假设的需求是：给定多个条件（即过滤器），遍历一本字典中的所有单词，将同时符合所有条件的所有单词查询（过滤）出来。现假定需要过滤出“单词中同时包含a、b、cd字串，并且以"end”结尾，最后是单词的长度大于7 ”。

好了，看清了需求，得出类图如下： 

技术分享

  1. // 字典  
  2. class Dictionary {  
  3.  
  4.     // 字典里面有好多单词  
  5.     private ArrayList<String> allWords;  
  6.  
  7.     public Dictionary(ArrayList<String> allWords) {  
  8.         this.allWords = allWords;  
  9.     }  
  10.  
  11.     // 获取字典中所有单词  
  12.     public ArrayList<String> getAllWords() {  
  13.         return this.allWords;  
  14.     }  
  15. } 
  1. // 过滤器接口，只有 match() 方法  
  2. interface IFilter {  
  3.     public boolean match(String word);  
  4. } 
  1. // 树叶型过滤器，过滤单词中长度大于指定长度  
  2. class LengthFilter implements IFilter {  
  3.     private int length;  
  4.  
  5.     public LengthFilter(int length) {  
  6.         this.length = length;  
  7.     }  
  8.  
  9.     @Override 
  10.     public boolean match(String word) {  
  11.         if (word.length() > length) {  
  12.             return true;  
  13.         }  
  14.         return false;  
  15.     }  
  16. } 
  1. // 树叶型过滤器，过滤单词中包含有某个字符字串  
  2. class ContainsFilter implements IFilter {  
  3.     private String subStr;  
  4.  
  5.     public ContainsFilter(String subStr) {  
  6.         this.subStr = subStr;  
  7.     }  
  8.  
  9.     @Override 
  10.     public boolean match(String word) {  
  11.         if (word.contains(subStr)) {  
  12.             return true;  
  13.         }  
  14.         return false;  
  15.     }  
  16. } 
  1. // 树叶型过滤器，过滤单词中以某个字符字串结束  
  2. class EndFilter implements IFilter {  
  3.     private String subStr;  
  4.  
  5.     public EndFilter(String subStr) {  
  6.         this.subStr = subStr;  
  7.     }  
  8.  
  9.     @Override 
  10.     public boolean match(String word) {  
  11.         if (word.endsWith(subStr)) {  
  12.             return true;  
  13.         }  
  14.         return false;  
  15.     }  
  16. } 
  1. // 抽象组合型过滤器，类似于树枝节点  
  2. abstract class CompositeFilter implements IFilter {  
  3.  
  4.     protected ArrayList<IFilter> filters;  
  5.  
  6.     public CompositeFilter() {  
  7.         this.filters = new ArrayList<IFilter>();  
  8.     }  
  9.  
  10.     // 继续将 IFilter 接口中的 match() 声明为 abstract，  
  11.     // 由具体的过滤器子类进行实现  
  12.     public abstract boolean match(String word);  
  13.  
  14.     // 添加过滤器链  
  15.     public void addFilters(ArrayList<IFilter> filters) {  
  16.         this.filters.addAll(filters);  
  17.     }  
  18.  
  19.     // 添加一个过滤器  
  20.     public void addFilter(IFilter filter) {  
  21.         this.filters.add(filter);  
  22.     }  
  23.  
  24.     // 既然是树枝过滤器，其下必有子过滤器  
  25.     public ArrayList<IFilter> getFilters() {  
  26.         return this.filters;  
  27.     }  
  28. } 
  1. // and 过滤器，树枝型过滤器  
  2. class AndFilter extends CompositeFilter {  
  3.     @Override 
  4.     public boolean match(String word) {  
  5.         for(IFilter filter : super.filters) {  
  6.             if(!(filter.match(word))) {  
  7.                 return false;  
  8.             }  
  9.         }  
  10.         return true;  
  11.     }  
  12. } 
  1. // or 过滤器，树枝型过滤器  
  2. class OrFilter extends CompositeFilter {  
  3.     @Override 
  4.     public boolean match(String word) {  
  5.         for(IFilter filter : super.filters) {  
  6.             if(filter.match(word)) {  
  7.                 return true;  
  8.             }  
  9.         }  
  10.         return false;  
  11.     }  
  12. } 

 

  1. // 管道  
  2. class Pipe {  
  3.  
  4.     // 字典，相当于流入管道的数据流  
  5.     private Dictionary dictionary;  
  6.  
  7.     // 用于保存过滤后的最终数据  
  8.     private LinkedHashSet<String> theWords;  
  9.  
  10.     // 单词查询中需要用到的过滤器树  
  11.     private IFilter filterTree;  
  12.  
  13.     // 用于保存字典中的所有单词，即数据流中的一个个数据  
  14.     private ArrayList<String> allWords;  
  15.  
  16.     public Pipe(Dictionary dictionary, IFilter filterTree) {  
  17.         this.dictionary = dictionary;  
  18.         this.filterTree = filterTree;  
  19.         this.theWords = new LinkedHashSet<String>();  
  20.     }  
  21.  
  22.     public LinkedHashSet<String> getWords() {  
  23.         // 先搜索过滤字典中所有单词，再返回符合要求的单词集合  
  24.         this.allWords = dictionary.getAllWords();  
  25.         this.findWords();  
  26.         return this.theWords;  
  27.     }  
  28.  
  29.     private void findWords() {  
  30.         // 对每个单词进行过滤  
  31.         for (String word : allWords) {  
  32.             if(filterTree.match(word) == true) {  
  33.                 this.theWords.add(word);  
  34.             }  
  35.         }  
  36.     }  
  37. } 

 

  1. // 测试类  
  2. public class Client {  
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.  
  5.         // 创建过滤器树: 包含"a"、"b"、"cd"子串,以"end"结尾,长度 > 7  
  6.  
  7.         // 同时包含"a"、"b"、"cd"子串的过滤器         
  8.         CompositeFilter andFilter = new AndFilter();  
  9.           
  10.         IFilter contain01 = new ContainsFilter("a");  
  11.         IFilter contain02 = new ContainsFilter("b");  
  12.         IFilter contain03 = new ContainsFilter("cd");  
  13.         andFilter.addFilter(contain01);  
  14.         andFilter.addFilter(contain02);  
  15.         andFilter.addFilter(contain03);  
  16.  
  17.         // 以 "end" 或 "END" 结尾的过滤器  
  18.         CompositeFilter orFilter = new OrFilter();  
  19.           
  20.         IFilter end01 = new EndFilter("end");  
  21.         IFilter end02 = new EndFilter("END");  
  22.         orFilter.addFilter(end01);  
  23.         orFilter.addFilter(end02);  
  24.  
  25.         // 长度 > 7 的过滤器  
  26.         IFilter lengthFilter = new LengthFilter(7);  
  27.  
  28.         // 构建过滤器树，用根过滤器将上面的所有过滤器组合起来  
  29.         CompositeFilter rootFilter = new AndFilter();  
  30.           
  31.         rootFilter.addFilter(andFilter);  
  32.         rootFilter.addFilter(orFilter);  
  33.         rootFilter.addFilter(lengthFilter);  
  34.  
  35.         // 自定义一本字典里的所有单词  
  36.         ArrayList<String> allWords = new ArrayList<String>();  
  37.         allWords.add("akkkk");  
  38.         allWords.add("ab--b-cd--end");  
  39.         allWords.add("abckk");  
  40.         allWords.add("abdcend");// 长度为6,不符合  
  41.         allWords.add("kakbkck");  
  42.         allWords.add("a-b-cd-END");  
  43.         allWords.add("bbcc");  
  44.  
  45.         // 自定义一本字典  
  46.         Dictionary dictionary = new Dictionary(allWords);  
  47.  
  48.         // 将字典、过滤器树传入管道  
  49.         Pipe pipe = new Pipe(dictionary, rootFilter);  
  50.  
  51.         // 单词流在通过管道时被过滤，获取最终单词  
  52.         System.out.println(pipe.getWords());  
  53.     }  
  54. } 

测试结果： 

  1. [ab--b-cd--end, a-b-cd-END] 

 

如此一来，基本上解决了我在原来文章中的许多疑问（下面的是修改前的内容），根据 benjielin 前辈的提示，修改了原来完全不合理的地方，可看评论哦。

话说回来，原来的代码也太乱了，原因就是我完全理解错了 benjielin 前辈文章中关于组合模式中AndFilter 类、OrFilter 类的用处，也完全没弄明白组合模式究竟用于何处，呼...

小结：

1、Pipe 类中过滤的代码少了很多，只是调用过滤器的 match() 方法而已；

2、由 1 也相应地去除了由 Pipe 类来判断对象属于树叶还是树枝类型的逻辑，消去了坏味道；

3、原文中利用递归遍历过滤器树的方法一点都不合理，完全应该去除，当初是因为没理清思路；

4、改变主意，不用 职责链模式 来实现 管道过滤器模式了，因为现在我觉得那个模式应该实现不了 Composite 模式这样的功能，它最多也只能起到 链 的作用。

我的相关文章：

组合模式（Composite）的安全模式与透明模式http://haolloyin.blog.51cto.com/1177454/347308

职责链模式（Chain of Responsibility）的Java实现http://haolloyin.blog.51cto.com/1177454/342166

 

 

以下是修改前的部分内容，可不看，因为太不合理了。但我还是想保存着，毕竟是从以下代码修改而来的，所以可以参看benjielin前辈的评论来看。

类图如下：

技术分享

  代码如下： 

//树叶型过滤器，直接实现 IFilter ，过滤单词中长度大于 7
class LengthFilter implements IFilter {
	@Override
	public boolean match(String word) {
		if (word.length() > 7) {
			return true;
		}
		return false;
	}
}

 

// 抽象组合型过滤器，类似于树枝节点
abstract class CompositeFilter implements IFilter {

	private ArrayList<IFilter> filters;	
	// 需要被过滤的单词中的字串
	protected String subStr;

	public CompositeFilter(String subStr) {
		this.filters = new ArrayList<IFilter>();
		this.subStr = subStr;
	}

	// 继续将 IFilter 接口中的 match() 声明为 abstract，
	// 由具体的过滤器子类进行实现
	public abstract boolean match(String word);

	// 添加过滤器链
	public void addFilters(ArrayList<CompositeFilter> filters) {
		this.filters.addAll(filters);
	}

	// 添加一个过滤器
	public void addFilter(IFilter filter) {
		this.filters.add(filter);
	}

	public ArrayList<IFilter> getNextFilter() {
		return this.filters;
	}
}

 

// 过滤单词中包含有某个字符子串的组合型过滤器
class ContainsFilter extends CompositeFilter {
	
	public ContainsFilter(String subStr) {
		super(subStr);
	}

	@Override
	public boolean match(String word) {
		if (word.contains(super.subStr)) {
			return true;
		}
		return false;
	}
}

 

// 过滤单词中以某个字符字串结束的组合型过滤器
class EndFilter extends CompositeFilter {
	
	public EndFilter(String subStr) {
		super(subStr);
	}

	@Override
	public boolean match(String word) {
		if (word.endsWith(super.subStr)) {
			return true;
		}
		return false;
	}
}

 

// 管道
class Pipe {
	// 字典，相当于流入管道的数据流
	private Dictionary dictionary;
	
	// 用于保存过滤后的最终数据
	private LinkedHashSet<String> theWords;
	
	// 单词查询中需要用到的过滤器树
	private CompositeFilter filterTree;

	// 用于保存字典中的所有单词，即数据流中的一个个数据
	private ArrayList<String> allWords;

	public Pipe(Dictionary dictionary, CompositeFilter filterTree) {
		this.dictionary = dictionary;
		this.filterTree = filterTree;
		this.theWords = new LinkedHashSet<String>();
	}

	public LinkedHashSet<String> getWords() {
		// 先搜索过滤字典中所有单词，再返回符合要求的单词集合		
		this.allWords = dictionary.getAllWords();
		this.findWords();
		return this.theWords;
	}

	private void findWords() {
		// 对每个单词进行过滤
		for (String word : allWords) {			
			if(doFilter(word, filterTree) == true) {
				this.theWords.add(word);
			}
		}
	}

	// 递归遍历过滤器树
	private boolean doFilter(String word, CompositeFilter filterTree) {
		ArrayList<IFilter> filters = filterTree.getNextFilter();

		// 标志位，若为 true 则说明该单词符合条件
		boolean flag = true;

		for (IFilter filter : filters) {						
			if(!filter.match(word)) {
				flag = false;
				break;
			}			
			// 若是组合型过滤器，即树枝，则递归过滤
			if (filter instanceof CompositeFilter) {
				CompositeFilter thisFilter = (CompositeFilter) filter;
					doFilter(word, thisFilter);
			}
		}		
		return flag;		
	}
}

 

// 测试类
public class Client {
	public static void main(String[] args) {

		// 创建过滤器: 包含"a"、"b"、"cd"子串,以"end"结尾,长度 > 7
		
		// 包含"a"、"b"、"cd"子串的过滤器
		CompositeFilter filter01 = new ContainsFilter("a");
		CompositeFilter filter02 = new ContainsFilter("b");
		CompositeFilter filter03 = new ContainsFilter("cd");
		
		// 以"end"结尾的过滤器
		CompositeFilter endFilter = new EndFilter("end");
		
		// 长度 > 7 的过滤器
		IFilter lengthFilter = new LengthFilter();

		// 构建过滤器树
		filter01.addFilter(filter02);
		filter01.addFilter(filter03);
		filter01.addFilter(endFilter);
		filter01.addFilter(lengthFilter);

		// 自定义一本字典里的所有单词
		ArrayList<String> allWords = new ArrayList<String>();
		allWords.add("akkkk");
		allWords.add("abkkbkcdend");
		allWords.add("abckk");
		allWords.add("abdcend");	//长度为6,不符合
		allWords.add("kakbkck");
		allWords.add("kkkkkk");
		allWords.add("bbcc");

		// 自定义一本字典
		Dictionary dictionary = new Dictionary(allWords);

		// 将字典、过滤器树传入管道
		Pipe pipe = new Pipe(dictionary, filter01);

		// 单词流在通过管道时被过滤，获取最终单词
		System.out.println(pipe.getWords());
	}
}

  测试结果：

[abkkbkcdend]

 呼…代码太长了，总算是写出来了，从字典中过滤出我们需要的单词了。但是，面对这样的结构，我有如下疑问：

1、上面在 Client 类中并没有“真正”使用到组合模式，它不是一棵过滤器树充其量也只是作为一条过滤器链而已，没有体现出组合模式那种“层次”，即一个中间过滤器下面还一棵树，在 Client 类中构建过滤器树时其实是一个根节点 filter01 下面链接着其他4个过滤器对象；所以，在代码中的 Pipe 类中进行递归过滤时用得并不实际；

2、我在想，管道过滤器模式中是不是一定要用到组合模式来体现出具有层次之别的过滤器族？如果不是的话，那么用职责链模式来实现我上面的效果我认为会更加便利、快速（接下来我会尝试实现一下），因为在这里体现不出 组合模式（Composite）强调的“整体-部分”的特性（也很有可能是我理解不到位）；

3、其实，上面实现的过滤 String 变量可以直接用正则表达式实现，那样子更更更简单，由此不免感叹一下：正则表达式太强大了；

以上是关于管道过滤器模式（Pipe and Filter）与组合模式（修改）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

角度 6 过滤异步管道结果

Angular2-管道

管道过滤器是由啥构造组成的？

24 shell 管道命令与过滤器

Angular管道PIPE介绍

shell 管道命令与过滤器