目录

  1. 拦截过滤器模式简介
  2. 拦截过滤器模式的结构
  3. 拦截过滤器模式的优缺点
  4. 拦截过滤器模式的实现
    • 4.1 Java 示例
  5. 拦截过滤器模式的应用场景
  6. 出站链接
  7. 站内链接
  8. 参考资料

1. 拦截过滤器模式简介

拦截过滤器模式（Interceptor Pattern） 是一种结构型设计模式，用于在应用程序的请求或响应过程中进行某些特定操作，通常是在不修改核心业务逻辑的情况下。拦截器模式通过对请求的拦截，可以对请求进行预处理，或者对响应结果进行后处理，常常用于处理如权限验证、日志记录、事务管理、缓存控制等横切关注点。

在拦截器模式中，拦截器充当了请求和响应的“中间人”，它会对请求进行拦截并执行一些操作，之后将请求继续传递给后续的处理程序或响应。

拦截过滤器模式的目标：

  • 解耦应用程序的业务逻辑和横切关注点：通过将横切关注点（如日志记录、性能监控、安全检查等）与核心业务逻辑分离，减少代码重复，增强系统的可维护性。
  • 集中处理请求和响应：所有的请求和响应都可以通过拦截器进行统一的预处理和后处理，从而减少了在多个地方编写相同逻辑的需要。

2. 拦截过滤器模式的结构

拦截过滤器模式涉及以下角色：

角色作用
Interceptor拦截器，负责拦截请求和响应，可以执行一些额外的操作（如日志记录、权限检查等）。
Target目标对象，执行实际的业务逻辑。拦截器通过拦截请求并将其传递给目标对象，目标对象返回响应。
FilterChain过滤链，负责维护一系列拦截器，按顺序执行每个拦截器的操作。通常是一个链表，拦截器按照一定的顺序执行。

UML 类图

┌──────────────────┐      ┌──────────────────┐
│    Client       │      │   Interceptor    │
│  + doRequest()  │---->│  + preHandle()    │
└──────────────────┘      │  + postHandle()   │
                         └──────────────────┘
                                 |
                                 ▼
                         ┌──────────────────┐
                         │     Target       │
                         │  + handleRequest()│
                         └──────────────────┘

3. 拦截过滤器模式的优缺点

✅ 优点

  1. 解耦横切关注点和核心业务逻辑：拦截器可以集中管理横切关注点（如日志记录、性能监控、安全验证等），减少了在多个类或方法中重复编写相同的代码。
  2. 增加灵活性：拦截器能够在请求处理的不同阶段进行处理，允许开发者根据需要灵活地控制请求的处理流程。
  3. 增强可维护性：通过使用拦截器，可以将与业务逻辑无关的代码（如权限控制、日志、缓存等）从核心代码中剥离出来，提升代码的清晰度和可维护性。
  4. 可扩展性好：拦截器通常是按顺序链式调用的，可以灵活地添加或删除拦截器，适应不同的需求。

❌ 缺点

  1. 增加复杂性：当使用过多的拦截器时，系统的请求处理流程可能变得复杂，调试时需要关注拦截器的执行顺序。
  2. 性能开销：每个拦截器都可能增加一定的性能开销，尤其是在拦截器链较长时。
  3. 难以调试：由于拦截器与目标对象是解耦的，调试过程中可能需要排查多个拦截器的影响，增加了调试的复杂度。

4. 拦截过滤器模式的实现

4.1 Java 示例

假设我们有一个简单的 Web 应用，需要在请求的处理过程中加入一些日志记录和权限验证。我们通过拦截器模式来实现这一功能。

// 1. 拦截器接口：定义拦截器的接口
public interface Interceptor {
    // 请求预处理
    void preHandle(Request request);
    // 请求后处理
    void postHandle(Request request);
}

// 2. 目标对象：实际的业务逻辑处理
public class Target {
    public void handleRequest(Request request) {
        System.out.println("Target: Handling request");
    }
}

// 3. 日志拦截器：实现拦截器接口，进行日志记录
public class LoggingInterceptor implements Interceptor {
    @Override
    public void preHandle(Request request) {
        System.out.println("LoggingInterceptor: Pre-processing request");
    }

    @Override
    public void postHandle(Request request) {
        System.out.println("LoggingInterceptor: Post-processing request");
    }
}

// 4. 权限拦截器：实现拦截器接口，进行权限验证
public class SecurityInterceptor implements Interceptor {
    @Override
    public void preHandle(Request request) {
        if (!request.isAuthenticated()) {
            System.out.println("SecurityInterceptor: Request is not authenticated");
        } else {
            System.out.println("SecurityInterceptor: Request is authenticated");
        }
    }

    @Override
    public void postHandle(Request request) {
        System.out.println("SecurityInterceptor: After handling request");
    }
}

// 5. 请求类：模拟请求对象
public class Request {
    private boolean authenticated;

    public Request(boolean authenticated) {
        this.authenticated = authenticated;
    }

    public boolean isAuthenticated() {
        return authenticated;
    }
}

// 6. 客户端：模拟请求的发起和处理
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Request request = new Request(true);

        Target target = new Target();
        LoggingInterceptor loggingInterceptor = new LoggingInterceptor();
        SecurityInterceptor securityInterceptor = new SecurityInterceptor();

        // 请求预处理
        loggingInterceptor.preHandle(request);
        securityInterceptor.preHandle(request);

        // 目标对象处理请求
        target.handleRequest(request);

        // 请求后处理
        loggingInterceptor.postHandle(request);
        securityInterceptor.postHandle(request);
    }
}

输出结果：

LoggingInterceptor: Pre-processing request
SecurityInterceptor: Request is authenticated
Target: Handling request
LoggingInterceptor: Post-processing request
SecurityInterceptor: After handling request

代码解释：

  • Interceptor：定义了两个方法，preHandle() 用于请求预处理，postHandle() 用于请求后处理。每个拦截器都实现这些方法来进行特定的操作。
  • Target：处理实际业务逻辑的目标对象。在这个例子中，它只是简单地打印一个消息。
  • LoggingInterceptor：在请求前后进行日志记录。
  • SecurityInterceptor：在请求前进行权限验证，检查请求是否经过认证。
  • Request：模拟的请求对象，包含一个标志表示请求是否认证。
  • Client：客户端代码，模拟发起请求并通过拦截器链进行处理。

5. 拦截过滤器模式的应用场景

适用于以下情况：

  1. Web 应用的请求处理：
    • 在 Web 应用中，拦截器常用于处理跨多个请求的功能，如身份验证、日志记录、安全检查等。
    • 如 Spring 框架中的 HandlerInterceptor 和 Filter，可以在请求到达目标对象之前进行拦截处理。
  2. 处理跨切关注点：
    • 当需要在多个地方处理相同的逻辑时（如日志记录、事务管理等），拦截器模式能够将这些逻辑集中处理，避免重复代码。
  3. 增强请求的可扩展性：
    • 在应用程序中需要通过插件化或动态添加额外功能（如缓存、监控等）时，拦截器模式可以轻松集成这些功能。

真实案例

  • Spring MVC：
    • 在 Spring MVC 中，HandlerInterceptor 接口可以用来拦截请求，常用于权限验证、日志记录等功能。
  • Struts 2：
    • Struts 2 框架使用 Interceptor 来处理请求和响应，类似于过滤器的功能，但比传统的过滤器模式更灵活。

6. 出站链接

7. 站内链接

8. 参考资料

  • Freeman, E., Head First Design Patterns (2004).
  • Gamma, E., Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software (1994).

总结

拦截过滤器模式通过拦截请求和响应，允许开发者在请求处理的过程中插入额外的操作，例如日志记录、安全验证等。通过这种方式，系统能够更好地分离横切关注点和核心业务逻辑，从而增强代码的可维护性和可扩展性。对于需要在请求和响应过程中进行统一处理的应用来说，拦截过滤器模式是一个非常有效的设计模式。