设计模式之拦截过滤器模式详解(定义、优缺点、应用场景、实例类图）

拦截过滤器模式（Intercepting Filter Pattern）用于对应用程序的请求或响应做一些预处理/后处理。定义过滤器，并在把请求传给实际目标应用程序之前应用在请求上。过滤器可以做认证/授权/记录日志，或者跟踪请求，然后把请求传给相应的处理程序。以下是这种设计模式的实体。

1. 过滤器（Filter） - 过滤器在请求处理程序执行请求之前或之后，执行某些任务。

2. 过滤器链（Filter Chain） - 过滤器链带有多个过滤器，并在 Target 上按照定义的顺序执行这些过滤器。

3. Target - Target 对象是请求处理程序。

4. 过滤管理器（Filter Manager） - 过滤管理器管理过滤器和过滤器链。

5. 客户端（Client） - Client 是向 Target 对象发送请求的对象。

一、拦截过滤器模式的概要

意图

用于在请求到达最终目的地之前，通过一系列过滤器对请求进行预处理和后处理。

主要解决的问题

解决Web应用程序中需要在请求处理前后执行通用操作（如日志记录、安全检查、事务管理等）的问题。

使用场景

当需要在请求处理流程中插入额外的逻辑，而这些逻辑与业务逻辑无关时。

实现方式

1. 过滤器链：一系列过滤器按照特定顺序执行。

2. 过滤器：对请求和响应进行预处理和后处理的组件。

3. 目标对象：请求处理的最终目的地。

关键代码

1. 过滤器接口：定义了过滤器必须实现的方法，如before()和after()。

2. 具体过滤器：实现过滤器接口，包含具体的处理逻辑。

3. 过滤器管理器：负责过滤器链的维护和过滤器的调用顺序。

结构

包含的几个主要角色

1. 过滤器接口（Filter Interface）：定义了过滤器必须实现的方法。

2. 具体过滤器（Concrete Filter）：实现过滤器接口，包含具体的处理逻辑。

3. 过滤器管理器（Filter Manager）：负责维护过滤器链和调用过滤器。

4. 目标对象（Target）：请求处理的最终目的地，业务逻辑的实现。

5. 客户端（Client）（可选）：发出请求的Web浏览器或API客户端。

拦截过滤器模式通过在请求处理流程中插入通用操作，有助于保持业务逻辑的清晰和专注。

应用实例

1. Web应用服务器：如Tomcat使用过滤器进行请求的拦截处理，例如权限检查、日志记录等。

二、拦截过滤器模式的优缺点

优点

1. 职责分离：将通用操作与业务逻辑分离，提高代码的可维护性。

2. 可扩展性：可以灵活地添加、删除或修改过滤器。

3. 复用性：过滤器可以在不同的请求处理中重用。

缺点

1. 性能影响：如果过滤器链过长或过滤器执行的操作复杂，可能会影响性能。

三、拦截过滤器模式的使用建议

1. 当需要在请求处理流程中插入与业务逻辑无关的通用操作时，考虑使用拦截过滤器模式。

2. 确保过滤器的执行顺序符合预期，以避免逻辑错误。

四、拦截过滤器模式的实现

我们将创建 FilterChain、FilterManager、Target、Client 作为表示实体的各种对象。AuthenticationFilter 和 DebugFilter 表示实体过滤器。

InterceptingFilterDemo 类使用 Client 来演示拦截过滤器设计模式。

1. 步骤 1：创建过滤器接口 Filter。

Filter.java

public interface Filter {
   public void execute(String request);
}

1. 步骤 2：创建实体过滤器。

AuthenticationFilter.java

public class AuthenticationFilter implements Filter {
   public void execute(String request){
      System.out.println("Authenticating request: " + request);
   }
}

DebugFilter.java

public class DebugFilter implements Filter {
   public void execute(String request){
      System.out.println("request log: " + request);
   }
}

1. 步骤 3：创建 Target。

Target.java

public class Target {
   public void execute(String request){
      System.out.println("Executing request: " + request);
   }
}

1. 步骤 4：创建过滤器链。

FilterChain.java

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class FilterChain {
   private List<Filter> filters = new ArrayList<Filter>();
   private Target target;
 
   public void addFilter(Filter filter){
      filters.add(filter);
   }
 
   public void execute(String request){
      for (Filter filter : filters) {
         filter.execute(request);
      }
      target.execute(request);
   }
 
   public void setTarget(Target target){
      this.target = target;
   }
}

1. 步骤 5：创建过滤管理器。

FilterManager.java

public class FilterManager {
   FilterChain filterChain;
 
   public FilterManager(Target target){
      filterChain = new FilterChain();
      filterChain.setTarget(target);
   }
   public void setFilter(Filter filter){
      filterChain.addFilter(filter);
   }
 
   public void filterRequest(String request){
      filterChain.execute(request);
   }
}

1. 步骤 6：创建客户端 Client。

Client.java

public class Client {
   FilterManager filterManager;
 
   public void setFilterManager(FilterManager filterManager){
      this.filterManager = filterManager;
   }
 
   public void sendRequest(String request){
      filterManager.filterRequest(request);
   }
}

1. 步骤 7：使用 Client 来演示拦截过滤器设计模式。

InterceptingFilterDemo.java

public class InterceptingFilterDemo {
   public static void main(String[] args) {
      FilterManager filterManager = new FilterManager(new Target());
      filterManager.setFilter(new AuthenticationFilter());
      filterManager.setFilter(new DebugFilter());
 
      Client client = new Client();
      client.setFilterManager(filterManager);
      client.sendRequest("HOME");
   }
}

1. 步骤 8：执行程序，输出结果：

Authenticating request: HOME
request log: HOME
Executing request: HOME

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