Java流水線Pipeline設(shè)計(jì)模式
概述
管道模式背后的主要思想是創(chuàng)建一組操作（管道）并通過(guò)它傳遞數(shù)據(jù)。跟責(zé)任鏈和裝飾器模式相比，Pipeline的主要優(yōu)勢(shì)在于它對(duì)結(jié)果的類型具有靈活性。
管道可以處理任何類型的輸入和輸出。
不可變管道
讓我們創(chuàng)建一個(gè)不可變的管道的例子。從管道接口開(kāi)始：
public interface Pipe<IN, OUT> {
OUT process(IN input);
}這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的接口，只有一個(gè)方法，它接受輸入并產(chǎn)生輸出。接口是參數(shù)化的，我們可以在其中提供任何實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)在，讓我們創(chuàng)建一個(gè)管道類：
public class Pipeline<IN, OUT> {
private Collection<Pipe<?, ?>> pipes;
private Pipeline(Pipe<IN, OUT> pipe) {
pipes = Collections.singletonList(pipe);
}
private Pipeline(Collection<Pipe<?, ?>> pipes) {
this.pipes = new ArrayList<>(pipes);
}
public static <IN, OUT> Pipeline<IN, OUT> of(Pipe<IN, OUT> pipe) {
return new Pipeline<>(pipe);
}
public <NEW_OUT> Pipeline<IN, NEW_OUT> withNextPipe(Pipe<OUT, NEW_OUT> pipe) {
final ArrayList<Pipe<?, ?>> newPipes = new ArrayList<>(pipes);
newPipes.add(pipe);
return new Pipeline<>(newPipes);
}
public OUT process(IN input) {
Object output = input;
for (final Pipe pipe : pipes) {
output = pipe.process(output);
}
return (OUT) output;
}
}因?yàn)槲覀冃枰粋€(gè)類型安全級(jí)別，并且不允許使管道失效，所以在添加新管道時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)新的獨(dú)立管道。
簡(jiǎn)單管道
我們可以稍微簡(jiǎn)化上面的例子，并完全去掉Pipeline類：
public interface Pipe<IN, OUT> {
OUT process(IN input);
default <NEW_OUT> Pipe<IN, NEW_OUT> add(Pipe <OUT, NEW_OUT> pipe) {
return input -> pipe.process(process(input));
}
}與以前使用管道的實(shí)現(xiàn)相比，此解決方案非常簡(jiǎn)單和靈活。
改進(jìn)
我們可以用現(xiàn)有的Function接口替代它：
public interface Function<T, R> {
//...
R apply(T t);
//...
}此外，F(xiàn)unction接口包含兩個(gè)有用的方法，其中一個(gè)是andThen：
default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> after.apply(apply(t));
}我們可以使用它來(lái)代替以前的add方法。此外，F(xiàn)unction接口提供了一種在管道開(kāi)始時(shí)添加函數(shù)的方法：
default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
Objects.requireNonNull(before);
return (V v) -> apply(before.apply(v));
}通過(guò)使用Function，我們可以創(chuàng)建非常靈活和易于使用的管道：
@Test
void whenCombiningThreeFunctions_andInitializingPipeline_thenResultIsCorrect() {
Function<Integer, Integer> square = s -> s * s;
Function<Integer, Integer> half = s -> s / 2;
Function<Integer, String> toString = Object::toString;
Function<Integer, String> pipeline = square.andThen(half)
.andThen(toString);
String result = pipeline.apply(5);
String expected = "12";
assertEquals(expected, result);
}我們可以使用BiFunctions擴(kuò)展管道：
@Test
void whenCombiningFunctionAndBiFunctions_andInitializingPipeline_thenResultIsCorrect() {
BiFunction<Integer, Integer, Integer> add = Integer::sum;
BiFunction<Integer, Integer, Integer> mul = (a, b) -> a * b;
Function<Integer, String> toString = Object::toString;
BiFunction<Integer, Integer, String> pipeline = add.andThen(a -> mul.apply(a, 2))
.andThen(toString);
String result = pipeline.apply(1, 2);
String expected = "6";
assertEquals(expected, result);
}因?yàn)閍ndThen方法采用Function，所以我們必須將mul BiFunction轉(zhuǎn)換為一個(gè)Function。
結(jié)論
Pipeline模式適用于流式遞歸傳遞輸入和處理后的輸出，對(duì)于比較簡(jiǎn)單的場(chǎng)景，使用Java函數(shù)接口是挺不錯(cuò)的選項(xiàng)。
