设计模式-过滤器模式

1、概述

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。

过滤器模式由以下角色组成：

抽象过滤器（Filter）：定义了一个处理数据的接口，其子类用于实现不同的过滤算法。
具体过滤器（Concrete Filter）：继承自抽象过滤器，实现了具体的过滤算法。
目标对象（Target Object）：包含要进行过滤的数据，通常是一个集合。
过滤器链（Filter Chain）：将多个过滤器组合在一起形成的链条，用于依次处理数据。
过滤器管理器（Filter Manager）：负责管理过滤器链，实现过滤器的添加和移除等功能。
客户端（Client）：使用过滤器模式的程序，可以通过过滤器管理器来获取过滤后的数据。

2、优缺点
优点：
1、体现了各功能模块的“黑盘”特性及高内聚、低耦合的特点。
2、可以将整个系统的输入，输出行为看成是多个过滤器行为的简单合成。
3、支持软件功能模块的重用。
4、便于系统维护：新的过滤器可以添加到现有系统中来，旧的可以由改进的过滤器替换。
5、支持某些特定的分析，如吞吐量计算、死锁检测等。
6、支持并行操作，每个过滤器可以作为一个单独的任务完成。
缺点：
1、通常导致系统处理过程的成批操作。
2、需要设计者协调两个相对独立但又存在关系的数据流。
3、可能需要每个过滤器自己完成数据解析和合成工作（如加密和解密），从而导致系统性能下降，并增加了过滤器具体实现的复杂性。

3、实现方式

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

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

      List<Person> persons = new ArrayList<Person>();
 
      persons.add(new Person("Robert","男", "单身"));
      persons.add(new Person("John","男", "已婚"));
      persons.add(new Person("Laura","女", "已婚"));
      persons.add(new Person("Diana","女", "单身"));
      persons.add(new Person("Mike","男", "单身"));
      persons.add(new Person("Bobby","男", "单身"));
 
      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("男: ");
      printPersons(male.meetCriteria(persons));
 
      System.out.println("\n女: ");
      printPersons(female.meetCriteria(persons));
 
      System.out.println("\n单身女性: ");
      printPersons(singleMale.meetCriteria(persons));
 
      System.out.println("\n单身或者女性: ");
      printPersons(singleOrFemale.meetCriteria(persons));
   }
 
   public static void printPersons(List<Person> persons){
      for (Person person : persons) {
         System.out.println("人员 : [ 姓名 : " + person.getName() 
            +", 性别 : " + person.getGender() 
            +", 婚姻状态 : " + person.getMaritalStatus()
            +" ]");
      }
   }      
}

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;
   }  
}


public interface Criteria {
   public List<Person> meetCriteria(List<Person> persons);
}


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("男")){
            malePersons.add(person);
         }
      }
      return malePersons;
   }
}


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("女")){
            femalePersons.add(person);
         }
      }
      return femalePersons;
   }
}


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("单身")){
            singlePersons.add(person);
         }
      }
      return singlePersons;
   }
}


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);
   }
}

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;
   }
}

4、应用场景

过滤器模式在软件开发中有广泛的应用，比如：

• 过滤器功能：可以用于实现邮件过滤、网页广告屏蔽、图片过滤等功能。
• 数据处理：可以用于数据清洗、数据分析、数据转换等场景。
• 搜索引擎：可以用于搜索结果的精确匹配、排序等处理。
• 安全检查：可以用于安全检查、防篡改等场景。