可配置系统的设计模式

Question

我有一个有趣的设计问题，我将尝试在下面的玩具问题中进行简化：

我希望设计一个系统，其输出将是基于某些输入和中间处理的学生对象。流程如下：我有一个教室列表作为一种输入。要生成输出，处理步骤是：

1. 按 X 岁以下的学生（比如说 10 岁）过滤每个教室
2. 按以下层次顺序的任何排列对过滤结果进行排序：身高、体重、臂长
3. 返回前 8 名学生。

另一个输入可以是我已经拥有并希望包含在结果中的学生列表。例如：输入 1：3 名学生的列表，输入 2：将运行上述处理步骤的 2 个教室的列表。

设计这样一个输入系统的最佳方法是：

• 输入类型{student list|classroom list}，
• 过滤器类型{age|height|etc},
• 排序顺序{any ordering of height,weight,arm length},
• returnNum{how many students to return}

系统应该足够灵活，以适应更多的输入类型和更多的排序条目{即。按鞋码分类学生}。我可以使用什么数据结构来对本节的每个部分进行建模（即表示排序标准的最佳方式是什么？）是否有任何设计模式可以满足这些需求？任何有关架构设计的帮助将不胜感激！

Answer 1

嗯，您的建议可以使用 Java 8 流轻松完成，所以我想您可以遵循的一种模式是 pipeline。您也可以使用internal iterators 来实现它：

List<Student> found = Stream.of(student1, student2, student3, ..., studentn)
    .filter(s -> s.getAge() > 100)
    .sorted(Comparator.comparing(Student::getHeight).thenComparing(Student::getWeight))
    .limit(10)
    .collect(Collectors.toList());

Answer 2

根据要求，尽管 Student 和 Classroom 都是 StudentSources，但过滤和排序始终作用于 Student（在您的示例输入中，它们永远不会按教室过滤或排序）。过滤非常简单：

// interface with a single method, reduces to a lambda too
interface Filter<T> {
    boolean accept(T candidate);
}

排序是规范的：

package java.util;
// interface with a single method, reduces to a lambda too
interface Comparable<T> {
    int compareTo(T a, T b);
}

以上两个都是Visitor 设计模式的应用。与@Edwin 的简洁回答一样，您将访问者排列在管道中（配置阶段），然后访问他们（执行阶段）。请注意，访客模式有“原因”，学生们应该在他们的“Gang of 4”书中阅读。

你没有说太多：

• 输入如何呈现给程序（例如，作为需要解析的文本）
• 同一个学生是否可能出现在多个教室或学生列表中...这与您可能选择将 Comparator 传递给哪个 Java 集合有关；

所以手头的任务归结为：

1. 阅读过滤器、分类器、限制器的定义，为这些创建访问者
2. 读取数据（教室/学生），对发现的每个学生执行if passesAllFilters(student) okstudents.add(student);，其中okstudents 是java.util.TreeSet，以Comparator 开头，达到限制时停止。

您可能会争辩说，采用“定义过滤器的输入”的步骤是一个“工厂方法”，但这真的没有帮助..List<Filter<Student>> getFilters(String filterSpec) 并没有真正让您到达工厂方法的任何地方很有用。解析过滤器并提出引用学生特定属性、应用表达式等的代码可能不是一项简单的任务。根据您的过滤器需要允许的表达式类型，您可能需要研究像 ANTLR 4 这样的编译器生成器。您可能需要使用反射。

Answer 3

看看https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/SortedMap.html

您可以使用多个 SortedMap（每个键一个），其中您将列表中的每个元素与每个映射的相应键放在一起（es：sortedMapAge.put(carl, 18) ..sortedMapHeight(carl,"1.75 ") ...)。

因此，使用迭代器，您可以使用适当的 SortedMap 通过各种键访问您的列表成员。

如果您想将所有映射存储在进一步的抽象层中，您可以将它们存储在哈希映射中，并将键标识符用作键（sortedMapAge...key Age, sortedMapHeight height ....）

这很棘手，但地图为您提供了一种使用键集组织对象的好方法。

Answer 4

就个人而言，我会这样做：

public <E> List<E> query(List<E> dataset, Filter<E> filter, Comparator<E> sortOrder, int maxResults);

也就是说，我会使用泛型来抽象输入类型、过滤器和订单的命令模式，以及要返回的结果数量的普通 int。