java开发中的链式思维 —— 设计一个链式过滤器

本文为原创博文，转载请注明出处，侵权必究！

概述

　　最近在弄阿里云的sls日志服务，该服务提供了一个搜索接口，可根据各种运算、逻辑等表达式搜出想要的内容。具体语法可见https://help.aliyun.com/document_detail/29060.html?spm=5176.doc29029.2.2.8PG8RA。

　　在开发中，我们需要用到该接口的查询需求会不断扩增，可能一开始只用and，后面加了or和not，再后来又多了key/value pair、数值比较等等。如果把这些处理逻辑放在业务逻辑中，未免太过暴力，而且非常不方便维护和阅读。尤其是当出现了复杂的复合逻辑时，比如："a and b or (c and (d not e))"，我们要先自己推算出具体的公式并显示的写在业务逻辑，显然这是很不合理的。所以，我要把这类处理逻辑单独抽离出来，查询条件当成一个个搜索的过滤条件Filter，再通过拼接类Assembler自动拼接成我们想要的逻辑表达式。

设计单个过滤器

　　需要首先想清楚的是，整体的表达式是由一个个单独的查询语句（运算表达式）组成的，而连接他们的是逻辑运算（与或非）。所以我的思路是，先将所有单独的运算表达式创建出来，最后通过逻辑运算将他们拼接在一起。

　　下面是运算表达式过滤器的实现代码：

 1 public class AliyunLogFilter {
 2     
 3     public AliyunLogFilter() {}
 4     
 5     public AliyunLogFilter(MatchType type, String param, int value) {　　//实现比较运算的表达式：type为运算符、param为查询字段、value为该字段对应的值
 6         
 7         singleQuery = param + " " + type.getSymbol() + " " + value;
 8     }
 9     
10     public AliyunLogFilter(boolean isFuzzy, String param) {　　　　　　　　//实现模糊查询的表达式：当isFuzzy为true，表示模糊查询。
11         
12         singleQuery = param + (isFuzzy ? "*" : "");
13     }
14     
15     public AliyunLogFilter(String key, String value) {　　　　　　　　　　　//实现键值对查询的表达式
16         
17         singleQuery = key + ":" + value;
18     }
19     
20     /** 属性比较类型. */
21     public enum MatchType {　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//属性的比较类型，这里通过让enum维护一个字段symbol，可以在调用时根据MatchType的类型，直接获取对应的符号字符串。类似于多态。
22         
23         EQ("="), LT(">"), ST("<"), LE(">="), SE("<=");
24         
25         private String symbol;
26         
27         private MatchType(String symbol) {   
28             
29             this.symbol = symbol;   
30         }   
31           
32         public String getSymbol() {   
33             
34             return symbol;   
35         }  
36     }
37     
38     private String singleQuery;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//运算过滤器维护的唯一属性，即单个查询语句字符串。
39     
40     public String get() {　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //通过get方法可获取这个过滤器下的查询语句。
41         
42         return this.singleQuery;
43     }
44 }

　　单个的查询做好了，通过构造函数我们可以直接生成对应的filter，调用get()就可以拿到他的表达式。下面只需要设计一个拼接器把多个单独的查询拼接在一起就好了。

设计过滤器拼接器

　　那么怎样去设计呢？首先我想到了他的使用场景，对于单个filter，使用很简单，每次都new Filter(param...)就可以了。但作为一个拼接工具，他的核心价值是把多个filter拼接起来的动作，而不是拼接类本身。按照传统的方式，可能我们会这样：在Assembler内部维护一个List<Filter>,然后维护一个List<LogicSymbol>（或者可能直接搞一个HashMap<Filter, LogicSymbol>）。然后先创建Assembler实例，把filter依次添加，像这样：

1     Assembler assembler = new Assembler();
2     assembler.getFilters().add(filter1);
3     assembler.getFilters().add(logicalSymbol1);
4     assembler.getFilters().add(filter2);
5     assembler.getFilters().add(logicalSymbol2);
6     assembler.getFilters().add(filter3);
7     assembler.getFilters().add(logicalSymbol3);
8     String queryStr =  assembler.generateTotalQuery();

　　这样写一个明显的缺陷就是，代码非常的臃肿古板，而且很难明显的看出各个filter之间的关联，我甚至觉得generateTotalQuery里面的实现会更加复杂，因为他要对两个list不断的匹配重组。

　　于是，我想到了java 8里非常好用的stream，对于遍历操作，stream流的链式写法带给我们极大的代码简洁度和可读性。在这里，我可以同样用链式写法用一句话生成最终拼接好的查询语句。

　　下面是过滤器拼接器的实现代码：

 1 public class AliyunLogFilterAssembler {
 2 
 3     private String queryStr;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //最终多个filter拼接好的完整查询表达式。
 4 
 5     public AliyunLogFilterAssembler() {}
 6 
 7     public AliyunLogFilterAssembler(String queryStr) { this.queryStr = queryStr; }　　　//重写构造函数，可初始化查询表达式。
 8     
 9     public String get() {　　　　　　　　　　　　　　　　　　                      　　      //类似于上面的单个过滤器，这里也通过get()直接拿到拼接器拼接好的表达式。
10         
11         return this.queryStr;
12     }
13     
14     //如果first为非操作，这里可能无法表达，暂时可直接用String参数直接传入"not param";
15     public static AliyunLogFilterAssembler create(AliyunLogFilter first) {　　　　　　　　//类似一个静态的工厂方法，创建一个Assembler实例，并传入了这个拼接器的第一个过滤条件first。
16         
17         return create(first.get());
18     }
19     
20     public static AliyunLogFilterAssembler create(String firstQueryStr) {　　　　　　　　 //同上，这里通过调用带参数的构造函数，初始化了拼接器的变量queryStr。
21         
22         return new AliyunLogFilterAssembler(firstQueryStr);
23     }
24     
25     public AliyunLogFilterAssembler and(AliyunLogFilter filter) {　　　　　　　　　　　　　 //定义了"与"操作，可传入一个过滤器，与当前的拼接器逻辑表达式形成与的关系。
26         
27         return and(filter.get());
28     }
29     
30     public AliyunLogFilterAssembler and(String queryString) {　　　　　　　　　　　　       //"与"操作的具体实现，遵循阿里云提供的逻辑表达式规范，将filter的表达式拼接到拼接器中。
31         
32         this.queryStr += " and (" + queryString + ")";
33         return this;
34     }
35     
36     public AliyunLogFilterAssembler or(AliyunLogFilter filter) {　　　　　　　　　　　　　　 //同上类似，这里是"或"操作。
37         
38         return or(filter.get());
39     }
40     
41     public AliyunLogFilterAssembler or(String queryString) {　　　　　　　　　　　　　　　　　//同上。
42         
43         this.queryStr += " or (" + queryString + ")";
44         return this;
45     }
46     
47     public AliyunLogFilterAssembler not(AliyunLogFilter filter) {　　　　　　　　　　　　　　 //同上
48         
49         return not(filter.get());
50     }
51     
52     public AliyunLogFilterAssembler not(String queryString) {　　　　　　　　　　　　　　　　　//同上　
53         
54         this.queryStr += " not (" + queryString + ")";
55         return this;
56     }
57 }

　　具体的代码含义相信看了注释可以理解。我把每个逻辑函数都返回了当前的assembler，这样确保了链式写法的方式，也让assembler中的queryStr可以持续更新直到我输入所有过滤条件。

验证效果

　　至此，这个小轮子就算OK了，下面我们举几个例子来测试一下效果，对于单独的过滤器为了简洁，统一使用非模糊的字符串查询。先定义几个表达式：(1) a and b or c; (2) a and b or (c not d)

　　测试代码如下：

1         String query;
2         AliyunLogFilter a= new AliyunLogFilter(false, "a");
3         AliyunLogFilter b= new AliyunLogFilter(false, "b");
4         AliyunLogFilter c= new AliyunLogFilter(false, "c");
5         AliyunLogFilter d= new AliyunLogFilter(false, "d");
6         query = AliyunLogFilterAssembler.create(a).and(b).or(c).get(); //(1)
7         System.out.println(query);
8         query = AliyunLogFilterAssembler.create(a).and(b).or(AliyunLogFilterAssembler.create(c).not(d).get()).get(); //(2)
9         System.out.println(query);

　　运行结果如下：

a and (b) or (c)
a and (b) or (c not (d))

　　虽然多了几个括号，但表达式本身与我们所需要的逻辑是相同的含义。我把整个查询语句的拼装过程压缩在了一行代码里（上述第6、8行），大量简化了代码量，而且很容易写测试代码，也增加了可读性和可维护性。