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设计模式之组合模式

qingtian
2020-11-18 / 0 评论 / 0 点赞 / 628 阅读 / 13,907 字 / 正在检测是否收录...
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本文最后更新于 2020-12-31,若内容或图片失效,请留言反馈。部分素材来自网络,若不小心影响到您的利益,请联系我们删除。

设计模式之组合模式

来源自《重学Java设计模式》链接提取码:ytc3

组合模式

2020-11-12_073732

从上图看到这有点像螺丝和螺母,通过一堆的链接组织出一颗结构树。而这种通过把相似对象(也可以称作是方法)组合成一组可被调用的结构树对象的设计思路叫做组合模式。

这种设计模式可以让你的服务节点进行自由组合对外提供服务,

案例场景模拟

image-20201112165950351

以上是一个非常简化版的营销策略决策树,根据性别年龄来发放不同类型的优惠劵,来刺激消费起到精准用户促活的目的。

在这里我们就模拟一个类似的决策场景,体现出组合模式在其中起到的重要性。另外,组合模式不只是可以运用于规则决策树,还可以做服务包装将不同的接口进行组合配置,对外提供服务能力,减少开发成本。

常规实现

代码实现

public class EngineController {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(EngineController.class);

    public String process(final String userId, final String userSex, final int userAge) {

        logger.info("ifelse实现方式判断用户结果。userId:{} userSex:{} userAge:{}", userId, userSex, userAge);

        if ("man".equals(userSex)) {
            if (userAge < 25) {
                return "果实A";
            }

            if (userAge >= 25) {
                return "果实B";
            }
        }

        if ("woman".equals(userSex)) {
            if (userAge < 25) {
                return "果实C";
            }

            if (userAge >= 25) {
                return "果实D";
            }
        }

        return null;

    }


}

测试验证

public class ApiTest {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ApiTest.class);

    @Test
    public void test_EngineController() {
        EngineController engineController = new EngineController();
        String process = engineController.process("Oli09pLkdjh", "man", 29);
        logger.info("测试结果:{}", process);
    }

}
  • 这里我们模拟了用户ID,并传输性别:man、年龄:29,我们的预期结果是:果实B。

result

18:40:58.936 [main] INFO  o.i.demo.design.EngineController - ifelse实现方式判断用户结果。userId:Oli09pLkdjh userSex:man userAge:29
18:40:58.956 [main] INFO  org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 测试结果:果实B

组合模式重构代码

为了让我们可以把不同类型的决策节点和最终的果实组装成一颗可被运行的决策树,需要做适配设计和工厂方法调用,具体会体现在定义接口以及抽象类的初始化配置决策(性别年龄)上。

组合模式模型结构

image-20201112185645913

  • 首先可以看下黑色框的模拟指导树结构:11112111112121122,这是一组树结构的ID,并由节点串联组合出一颗关系树。

  • 接下来是类图部分,左侧是从LogicFilter开始定义适配的决策过滤器,BaseLogic是对接口的实现,提供最基本的通用方法。UserAgeFilterUserGenerFilter,是两个具体的实现类用于判断年龄性别.

  • 最后则是对这颗可以被组织出来的决策树,进行执行的引擎。同样定义了引擎接口和基础的配置,在配置里卖弄设定了需要的模式决策节点。

    static {
        logicFilterMap = new ConcurrentHashMap<>();
        logicFilterMap.put("userAge",new UserAgeFilter());
        logicFilterMap.put("userGender",new UserGenderFilter());
    }
    

代码实现

包路径介绍
model.aggregatesTreeRich聚合对象,包含组织树信息
model.voEngineResult决策返回对象信息
model.voTreeNode树节点;叶子节点、果实节点
model.voTreeNodeLink树节点链接链路
model.voTreeRoot树根信息

树节点逻辑过滤器接口

public interface LogicFilter {

    /**
     * 逻辑决策器
     *
     * @param matterValue          决策值
     * @param treeNodeLineInfoList 决策节点
     * @return 下一个节点Id
     */
    Long filter(String matterValue, List<TreeNodeLink> treeNodeLineInfoList);

    /**
     * 获取决策值
     *
     * @param decisionMatter 决策物料
     * @return 决策值
     */
    String matterValue(Long treeId, String userId, Map<String, String> decisionMatter);

}
  • 这一部分定义了适配的通用接口,逻辑决策器、获取决策值,让每一个提供决策能力的节点都必须实现此接口,保证统一性。

决策抽象类提供基础服务

public abstract class BaseLogic implements LogicFilter {

    @Override
    public Long filter(String matterValue, List<TreeNodeLink> treeNodeLinkList) {
        for (TreeNodeLink nodeLine : treeNodeLinkList) {
            if (decisionLogic(matterValue, nodeLine)) return nodeLine.getNodeIdTo();
        }
        return 0L;
    }

    @Override
    public abstract String matterValue(Long treeId, String userId, Map<String, String> decisionMatter);

    private boolean decisionLogic(String matterValue, TreeNodeLink nodeLink) {
        switch (nodeLink.getRuleLimitType()) {
            case 1:
                return matterValue.equals(nodeLink.getRuleLimitValue());
            case 2:
                return Double.parseDouble(matterValue) > Double.parseDouble(nodeLink.getRuleLimitValue());
            case 3:
                return Double.parseDouble(matterValue) < Double.parseDouble(nodeLink.getRuleLimitValue());
            case 4:
                return Double.parseDouble(matterValue) <= Double.parseDouble(nodeLink.getRuleLimitValue());
            case 5:
                return Double.parseDouble(matterValue) >= Double.parseDouble(nodeLink.getRuleLimitValue());
            default:
                return false;
        }
    }

}
  • 在抽象方法中实现了接口方法,同时定义了基本的决策方法:1、2、3、4、5等于、小于、大于、小于等于、大于等于的逻辑判断。
  • 同时定义了抽象方法,让每个实现接口的类都必须按照规则提供决策值,这个决策值用于做逻辑比对。

树节点逻辑实现类

年龄节点

public class UserAgeFilter extends BaseLogic {

    @Override
    public String matterValue(Long treeId, String userId, Map<String, String> decisionMatter) {
        return decisionMatter.get("age");
    }

}

性别节点

public class UserGenderFilter extends BaseLogic {

    @Override
    public String matterValue(Long treeId, String userId, Map<String, String> decisionMatter) {
        return decisionMatter.get("gender");
    }

}
  • 以上两个决策逻辑的节点获取值的方式都非常简单,只是获取用户的入参即可。实际的业务开发可以从数据库 、rpc接口,缓存运算等各种方式获取。

决策引擎接口定义

public interface IEngine {

    EngineResult process(final Long treeId, final String userId, TreeRich treeRich, final Map<String, String> decisionMatter);

}
  • 对于使用方来说也同样需要定义统一的接口操作,这样的好处是非常方便后续拓展出不同类型的决策引擎,也就是可以建造不同的决策工厂。

决策节点配置

public class EngineConfig {

    static Map<String, LogicFilter> logicFilterMap;

    static {
        logicFilterMap = new ConcurrentHashMap<>();
        logicFilterMap.put("userAge", new UserAgeFilter());
        logicFilterMap.put("userGender", new UserGenderFilter());
    }

    public Map<String, LogicFilter> getLogicFilterMap() {
        return logicFilterMap;
    }

    public void setLogicFilterMap(Map<String, LogicFilter> logicFilterMap) {
        this.logicFilterMap = logicFilterMap;
    }

}
  • 在这里将可提供服务的决策节点配置导map接口中,对于这样的map结构可以抽取到数据库中,那么就可以非常方便的管理。

基础决策引擎功能

public abstract class EngineBase extends EngineConfig implements IEngine {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(EngineBase.class);

    @Override
    public abstract EngineResult process(Long treeId, String userId, TreeRich treeRich, Map<String, String> decisionMatter);

    protected TreeNode engineDecisionMaker(TreeRich treeRich, Long treeId, String userId, Map<String, String> decisionMatter) {
        TreeRoot treeRoot = treeRich.getTreeRoot();
        Map<Long, TreeNode> treeNodeMap = treeRich.getTreeNodeMap();
        // 规则树根ID
        Long rootNodeId = treeRoot.getTreeRootNodeId();
        TreeNode treeNodeInfo = treeNodeMap.get(rootNodeId);
        //节点类型[NodeType];1子叶、2果实
        while (treeNodeInfo.getNodeType().equals(1)) {
            String ruleKey = treeNodeInfo.getRuleKey();
            LogicFilter logicFilter = logicFilterMap.get(ruleKey);
            String matterValue = logicFilter.matterValue(treeId, userId, decisionMatter);
            Long nextNode = logicFilter.filter(matterValue, treeNodeInfo.getTreeNodeLinkList());
            treeNodeInfo = treeNodeMap.get(nextNode);
            logger.info("决策树引擎=>{} userId:{} treeId:{} treeNode:{} ruleKey:{} matterValue:{}", treeRoot.getTreeName(), userId, treeId, treeNodeInfo.getTreeNodeId(), ruleKey, matterValue);
        }
        return treeNodeInfo;
    }

}
  • 这里主要提供决策树流程的处理过程,有点像通过链路的关系(性别年龄)在二叉树中寻找果实节点的过程。
  • 同时提供一个抽象方法,执行决策流程的方法供外部去做具体实现。

决策引擎的实现

public class TreeEngineHandle extends EngineBase {

    @Override
    public EngineResult process(Long treeId, String userId, TreeRich treeRich, Map<String, String> decisionMatter) {
        // 决策流程
        TreeNode treeNode = engineDecisionMaker(treeRich, treeId, userId, decisionMatter);
        // 决策结果
        return new EngineResult(userId, treeId, treeNode.getTreeNodeId(), treeNode.getNodeValue());
    }

}
  • 通过传递进来的必要信息:决策树信息、决策物料值,来做具体的树形结构决策。

测试验证

组装树结构

@Before
    public void init() {

        // 节点:1
        TreeNode treeNode_01 = new TreeNode();
        treeNode_01.setTreeId(10001L);
        treeNode_01.setTreeNodeId(1L);
        treeNode_01.setNodeType(1);
        treeNode_01.setNodeValue(null);
        treeNode_01.setRuleKey("userGender");
        treeNode_01.setRuleDesc("用户性别[男/女]");

        // 链接:1->11
        TreeNodeLink treeNodeLink_11 = new TreeNodeLink();
        treeNodeLink_11.setNodeIdFrom(1L);
        treeNodeLink_11.setNodeIdTo(11L);
        treeNodeLink_11.setRuleLimitType(1);
        treeNodeLink_11.setRuleLimitValue("man");

        // 链接:1->12
        TreeNodeLink treeNodeLink_12 = new TreeNodeLink();
        treeNodeLink_12.setNodeIdTo(1L);
        treeNodeLink_12.setNodeIdTo(12L);
        treeNodeLink_12.setRuleLimitType(1);
        treeNodeLink_12.setRuleLimitValue("woman");

        List<TreeNodeLink> treeNodeLinkList_1 = new ArrayList<>();
        treeNodeLinkList_1.add(treeNodeLink_11);
        treeNodeLinkList_1.add(treeNodeLink_12);

        treeNode_01.setTreeNodeLinkList(treeNodeLinkList_1);

        // 节点:11
        TreeNode treeNode_11 = new TreeNode();
        treeNode_11.setTreeId(10001L);
        treeNode_11.setTreeNodeId(11L);
        treeNode_11.setNodeType(1);
        treeNode_11.setNodeValue(null);
        treeNode_11.setRuleKey("userAge");
        treeNode_11.setRuleDesc("用户年龄");

        // 链接:11->111
        TreeNodeLink treeNodeLink_111 = new TreeNodeLink();
        treeNodeLink_111.setNodeIdFrom(11L);
        treeNodeLink_111.setNodeIdTo(111L);
        treeNodeLink_111.setRuleLimitType(3);
        treeNodeLink_111.setRuleLimitValue("25");

        // 链接:11->112
        TreeNodeLink treeNodeLink_112 = new TreeNodeLink();
        treeNodeLink_112.setNodeIdFrom(11L);
        treeNodeLink_112.setNodeIdTo(112L);
        treeNodeLink_112.setRuleLimitType(5);
        treeNodeLink_112.setRuleLimitValue("25");

        List<TreeNodeLink> treeNodeLinkList_11 = new ArrayList<>();
        treeNodeLinkList_11.add(treeNodeLink_111);
        treeNodeLinkList_11.add(treeNodeLink_112);

        treeNode_11.setTreeNodeLinkList(treeNodeLinkList_11);

        // 节点:12
        TreeNode treeNode_12 = new TreeNode();
        treeNode_12.setTreeId(10001L);
        treeNode_12.setTreeNodeId(12L);
        treeNode_12.setNodeType(1);
        treeNode_12.setNodeValue(null);
        treeNode_12.setRuleKey("userAge");
        treeNode_12.setRuleDesc("用户年龄");

        // 链接:12->121
        TreeNodeLink treeNodeLink_121 = new TreeNodeLink();
        treeNodeLink_121.setNodeIdFrom(12L);
        treeNodeLink_121.setNodeIdTo(121L);
        treeNodeLink_121.setRuleLimitType(3);
        treeNodeLink_121.setRuleLimitValue("25");

        // 链接:12->122
        TreeNodeLink treeNodeLink_122 = new TreeNodeLink();
        treeNodeLink_122.setNodeIdFrom(12L);
        treeNodeLink_122.setNodeIdTo(122L);
        treeNodeLink_122.setRuleLimitType(5);
        treeNodeLink_122.setRuleLimitValue("25");

        List<TreeNodeLink> treeNodeLinkList_12 = new ArrayList<>();
        treeNodeLinkList_12.add(treeNodeLink_121);
        treeNodeLinkList_12.add(treeNodeLink_122);

        treeNode_12.setTreeNodeLinkList(treeNodeLinkList_12);

        // 节点:111
        TreeNode treeNode_111 = new TreeNode();
        treeNode_111.setTreeId(10001L);
        treeNode_111.setTreeNodeId(111L);
        treeNode_111.setNodeType(2);
        treeNode_111.setNodeValue("果实A");

        // 节点:112
        TreeNode treeNode_112 = new TreeNode();
        treeNode_112.setTreeId(10001L);
        treeNode_112.setTreeNodeId(112L);
        treeNode_112.setNodeType(2);
        treeNode_112.setNodeValue("果实B");

        // 节点:121
        TreeNode treeNode_121 = new TreeNode();
        treeNode_121.setTreeId(10001L);
        treeNode_121.setTreeNodeId(121L);
        treeNode_121.setNodeType(2);
        treeNode_121.setNodeValue("果实C");

        // 节点:122
        TreeNode treeNode_122 = new TreeNode();
        treeNode_122.setTreeId(10001L);
        treeNode_122.setTreeNodeId(122L);
        treeNode_122.setNodeType(2);
        treeNode_122.setNodeValue("果实D");

        // 树根
        TreeRoot treeRoot = new TreeRoot();
        treeRoot.setTreeId(10001L);
        treeRoot.setTreeRootNodeId(1L);
        treeRoot.setTreeName("规则决策树");

        Map<Long, TreeNode> treeNodeMap = new HashMap<>();
        treeNodeMap.put(1L, treeNode_01);
        treeNodeMap.put(11L, treeNode_11);
        treeNodeMap.put(12L, treeNode_12);
        treeNodeMap.put(111L, treeNode_111);
        treeNodeMap.put(112L, treeNode_112);
        treeNodeMap.put(121L, treeNode_121);
        treeNodeMap.put(122L, treeNode_122);

        treeRich = new TreeRich(treeRoot, treeNodeMap);

    }
  • 重要,这一部分是组合模式非常重要的使用,在我们已经建造好的决策树关系下,可以创建出树的各个节点,以及对节点间使用链路进行关联。

测试类

@Test
public void test_tree() {
    logger.info("决策树组合结构信息:\r\n" + JSON.toJSONString(treeRich));

    IEngine treeEngineHandle = new TreeEngineHandle();

    Map<String, String> decisionMatter = new HashMap<>();
    decisionMatter.put("gender", "man");
    decisionMatter.put("age", "29");

    EngineResult result = treeEngineHandle.process(10001L, "Oli09pLkdjh", treeRich, decisionMatter);
    logger.info("测试结果:{}", JSON.toJSONString(result));

}
  • 在这里提供了调用的通过组织模式创建出来的流程决策树,调用的时候传入了决策树的ID,那么如果是业务开发中就可以方便的解耦决策树与业务的绑定关系,按需传入决策树的ID即可。
  • 此外入参我们还要提供了需要处理:(man)、年龄(29岁)的参数信息。

测试结果

23:35:05.711 [main] INFO o.i.d.d.d.service.engine.EngineBase - 决策树引擎=> 规则决策树 userId:Oli09pLkdjh treeId:10001 treeNode:11 ruleKey:userGender matterValue:man 
23:35:05.712 [main] INFO o.i.d.d.d.service.engine.EngineBase - 决策树引擎=> 规则决策树 userId:Oli09pLkdjh treeId:10001 treeNode:112 ruleKey:userAge matterValue:29
23:35:05.715 [main] INFO org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 测试结 果:{"nodeId":112,"nodeValue":"果实 B","success":true,"treeId":10001,"userId":"Oli09pLkdjh"}

总结

  • 从以上决策树场景来看,组合模式的主要解决的是一系列简单逻辑节点或者扩展的复杂逻辑节点在不同结构的组织下,对于外部的调用是仍然可以非常简单的。
  • 这部分设计模式保证了开闭原则,无需更改模型结构你就可以提供新的逻辑节点的使用并配合组织出新的关系树。但如果是一些功能差异化非常大的接口进行包装就会变得比较困难,但也不是不能很好的处理,只不过需要做一些适配和特定化的开发。
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