拦截过滤器模式
拦截过滤器模式（Intercepting Filter Pattern）是一种企业级设计模式，用于在请求到达目标处理程序之前或响应返回客户端之前，对请求或响应进行预处理或后处理。它通过一系列可插拔的过滤器（Filters）实现请求的拦截和处理，提供了灵活的机制来执行认证、日志记录、数据转换等操作，常用于 Web 应用程序（如 Java EE 的 Servlet 过滤器）。
拦截过滤器模式的组成
拦截过滤器模式通常包含以下几个角色：
- 过滤器（Filter）：定义拦截逻辑的接口，包含处理请求或响应的方法。
- 具体过滤器（Concrete Filter）：实现过滤器接口，执行特定的预处理或后处理逻辑。
- 过滤器链（Filter Chain）：管理多个过滤器，决定过滤器的执行顺序，并将请求传递给目标处理程序。
- 目标处理程序（Target）：最终处理请求的组件，执行核心业务逻辑。
- 客户端（Client）：发起请求的实体，通常是浏览器或其他用户代理。
工作原理
- 客户端发送请求，进入过滤器链。
- 过滤器链按顺序调用每个过滤器，执行预处理逻辑（如认证、日志）。
- 如果请求通过所有过滤器，过滤器链将请求传递给目标处理程序。
- 目标处理程序执行业务逻辑，生成响应。
- 响应可能再次经过过滤器链，执行后处理逻辑（如格式化、压缩）。
- 最终响应返回给客户端。
UML 类图
┌────────────────┐
│ Client │
├────────────────┤
│ │
└────────────────┘
↑
│
┌────────────────┐
│ FilterChain │
├────────────────┤
│ addFilter() │
│ doFilter() │
└────────────────┘
↑
│
┌────────────────┐ ┌────────────────┐
│ Filter │ │ Target │
├────────────────┤ ├────────────────┤
│ doFilter() │<----->│ execute() │
└────────────────┘ └────────────────┘
↑
│
┌────────────────┐
│ ConcreteFilter │
├────────────────┤
│ doFilter() │
└────────────────┘代码示例（以 Java 为例）
以下是一个拦截过滤器模式的实现，模拟 Web 应用中的请求处理流程：
// 过滤器接口
interface Filter {
void doFilter(String request, FilterChain chain);
}
// 具体过滤器：认证过滤器
class AuthenticationFilter implements Filter {
@Override
public void doFilter(String request, FilterChain chain) {
System.out.println("认证过滤器: 检查用户身份 - " + request);
// 假设认证通过，继续下一个过滤器
chain.doFilter(request);
}
}
// 具体过滤器：日志过滤器
class LoggingFilter implements Filter {
@Override
public void doFilter(String request, FilterChain chain) {
System.out.println("日志过滤器: 记录请求 - " + request);
// 继续下一个过滤器
chain.doFilter(request);
}
}
// 过滤器链
class FilterChain {
private List<Filter> filters = new ArrayList<>();
private Target target;
private int currentFilter = 0;
public void addFilter(Filter filter) {
filters.add(filter);
}
public void setTarget(Target target) {
this.target = target;
}
public void doFilter(String request) {
if (currentFilter < filters.size()) {
Filter filter = filters.get(currentFilter);
currentFilter++;
filter.doFilter(request, this);
} else {
// 所有过滤器执行完毕，调用目标处理程序
target.execute(request);
}
}
}
// 目标处理程序
class Target {
public void execute(String request) {
System.out.println("目标处理程序: 处理请求 - " + request);
}
}
// 测试代码
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 创建过滤器链
FilterChain filterChain = new FilterChain();
// 添加过滤器
filterChain.addFilter(new AuthenticationFilter());
filterChain.addFilter(new LoggingFilter());
// 设置目标处理程序
filterChain.setTarget(new Target());
// 模拟客户端请求
System.out.println("处理请求 /home：");
filterChain.doFilter("/home");
System.out.println("\n处理请求 /user：");
filterChain.doFilter("/user");
}
}输出：
处理请求 /home：
认证过滤器: 检查用户身份 - /home
日志过滤器: 记录请求 - /home
目标处理程序: 处理请求 - /home
处理请求 /user：
认证过滤器: 检查用户身份 - /user
日志过滤器: 记录请求 - /user
目标处理程序: 处理请求 - /user拦截过滤器模式的特点
- 优点：
- 模块化：过滤器独立实现，易于添加、移除或修改，符合开闭原则。
- 灵活性：通过调整过滤器链的顺序或组合，可以动态改变处理逻辑。
- 可复用性：过滤器可复用于不同请求或应用场景。
- 解耦：将通用处理逻辑（如认证、日志）与业务逻辑分离。
- 缺点：
- 过滤器链过长可能影响性能，需优化过滤器逻辑。
- 过滤器之间的依赖关系可能导致复杂性增加。
- 如果过滤器设计不当，可能导致职责不清晰。
使用场景
- 需要对请求进行统一预处理或后处理的场景：
- Web 应用中的认证和授权（如登录验证）。
- 日志记录、性能监控、请求格式转换。
- 需要灵活组合处理逻辑的场景：
- Servlet 过滤器（如 Java EE 的
javax.servlet.Filter）。 - Spring Security 的过滤器链。
- 需要分离通用逻辑与业务逻辑的场景：
- 请求压缩、加密、跨域处理（CORS）。
- 数据验证或清洗。
注意事项
- 与前端控制器模式的区别：
- 前端控制器模式关注请求的集中分发，处理路由和通用逻辑。
- 拦截过滤器模式关注请求的预处理或后处理，通常与前端控制器结合使用（如 Spring MVC 的过滤器与 DispatcherServlet）。
- 过滤器顺序：过滤器链的执行顺序对结果有影响，需合理配置。
- 短路机制：过滤器可中断请求处理（如认证失败直接返回），需明确定义终止条件。
- 性能优化：避免在过滤器中执行耗时操作，必要时可使用异步处理。
- 与责任链模式的相似性：拦截过滤器模式与责任链模式类似，但过滤器模式更专注于 Web 请求的拦截和处理，责任链模式更通用。
总结
拦截过滤器模式通过可插拔的过滤器链，为 Web 请求提供了灵活的预处理和后处理机制，广泛应用于认证、日志、数据转换等场景。它通过分离通用逻辑与业务逻辑，提高了系统的模块化和可维护性。设计时需注意过滤器的职责划分、执行顺序和性能优化，以确保系统的高效性和清晰性。