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Javaにおけるインターセプティングフィルタパターン：Webアプリケーションでのリクエスト処理の強化

アーキテクチャAPI設計疎結合レイヤードアーキテクチャパフォーマンスセキュリティWeb開発約3分

インターセプティングフィルタデザインパターンの意図

Javaにおけるインターセプティングフィルタパターンは、効率的なWebリクエスト処理を可能にする強力なデザインパターンです。このパターンにより、フィルタチェーン内の複数のフィルタを適用して、リクエストとレスポンスを処理および変更できます。

実際の例を用いたインターセプティングフィルタパターンの詳細な説明

実際の例

セキュリティオフィスビルに入ると、いくつかのチェックポイントを通過すると仮定します。セキュリティデスクでIDがチェックされ、金属探知機で安全が確保され、登録デスクで訪問が記録されます。各チェックポイントは、インターセプティングフィルタパターンにおけるフィルタのように機能し、ソフトウェアシステムでフィルタがWebリクエストとレスポンスのさまざまな側面を処理するのと同じように、エントリを段階的に処理および検証します。

平易な言葉で

インターセプティングフィルタデザインパターンを使用すると、Webリクエストとレスポンスがアプリケーションに到達する前またはクライアントに送信される前に、それらを処理および変更するために順番に実行される処理ステップ（フィルタ）を定義できます。

Wikipediaによると

インターセプティングフィルタはJavaパターンであり、コアリクエスト処理コードを変更することなく、標準的な方法で共通サービスを処理するためのプラグ可能なフィルタを作成します。

Javaでのインターセプティングフィルタパターンのプログラム例

この記事では、インターセプティングフィルタパターンを詳しく掘り下げ、その使用法を示すJavaの例を提供します。このパターンはJava Web開発に不可欠であり、ロギング、認証、データ圧縮などの共通サービスを処理するためのモジュール式アプローチを提供します。

インターセプティングフィルタパターンのJava実装には、フィルタの管理と適用を容易にするFilterManagerやClientなどのクラスが含まれています。チェーン内の各フィルタは特定のタスクを実行し、クリーンで効率的な設計を保証します。

Appクラスはアプリケーションのエントリポイントです。FilterManagerのインスタンスを作成し、さまざまなフィルタを追加して、Clientに設定します。

public class App {

  public static void main(String[] args) {
    var filterManager = new FilterManager();
    filterManager.addFilter(new NameFilter());
    filterManager.addFilter(new ContactFilter());
    filterManager.addFilter(new AddressFilter());
    filterManager.addFilter(new DepositFilter());
    filterManager.addFilter(new OrderFilter());

    var client = new Client();
    client.setFilterManager(filterManager);
  }
}

FilterManagerクラスは、フィルタを管理し、それらをリクエストに適用します。

public class FilterManager {
  private final List<Filter> filters = new ArrayList<>();

  public void addFilter(Filter filter) {
    filters.add(filter);
  }

  public void filterRequest(String request) {
    for (Filter filter : filters) {
      filter.execute(request);
    }
  }
}

Clientクラスは、リクエストをFilterManagerに送信します。

public class Client {
  private FilterManager filterManager;

  public void setFilterManager(FilterManager filterManager) {
    this.filterManager = filterManager;
  }

  public void sendRequest(String request) {
    filterManager.filterRequest(request);
  }
}

Filterインターフェースとその実装（NameFilter、ContactFilter、AddressFilter、DepositFilter、OrderFilter）は、リクエストに適用できるフィルタを定義します。

public interface Filter {
  void execute(String request);
}

public class NameFilter extends AbstractFilter {

    @Override
    public String execute(Order order) {
        var result = super.execute(order);
        var name = order.getName();
        if (name == null || name.isEmpty() || name.matches(".*[^\\w|\\s]+.*")) {
            return result + "Invalid name! ";
        } else {
            return result;
        }
    }
}

// Other Filter implementations...

この例では、AppクラスはさまざまなフィルタでFilterManagerをセットアップし、それをClientに割り当てます。Clientがリクエストを送信すると、FilterManagerはすべてのフィルタをリクエストに適用します。これは、インターセプティングフィルタパターンの基本例であり、共通の処理タスクがフィルタにカプセル化され、標準的な方法でリクエストに適用されます。

Javaでインターセプティングフィルタパターンを使用する場合

インターセプティングフィルタパターンを使用する場合

  • Java Webアプリケーションでクロス切断的な関心を管理する場合。
  • 通常、Webアプリケーションで、リクエストとレスポンスに対して前処理および後処理ステップを適用する必要がある場合。
  • ロギング、認証、データ圧縮、暗号化などのクロス切断的な関心を透過的に処理するのに適しています。

インターセプティングフィルタパターンJavaチュートリアル

Javaにおけるインターセプティングフィルタパターンの実際の応用

  • Spring MVCなどのフレームワークや、Apache TomcatなどのWebサーバーは、インターセプティングフィルタパターンを利用してJava Web開発を強化しています。このパターンは、コントロールを一元化し、Webリクエスト処理を合理化する能力を備えているため、開発者にとって頼りになる選択肢です。
  • javax.servlet.FilterChain および javax.servlet.Filter
  • Struts 2 - インターセプター

インターセプティングフィルタパターンの利点とトレードオフ

メリット

  • フィルタを個別に開発、テスト、および再利用できるようにすることで、関心の分離を促進します。
  • 構成可能なフィルタチェーンによる柔軟性を向上させます。
  • フィルタ管理でコントロールを一元化することにより、アプリケーションのメンテナンスを簡素化します。

トレードオフ

  • 多数のフィルタを導入すると、複数のフィルタを介して各リクエストとレスポンスが処理されるため、パフォーマンスのオーバーヘッドが発生する可能性があります。
  • 複数のフィルタを介したリクエストフローのデバッグとトレースは複雑になる可能性があります。
  • デコレータ：インターセプティングフィルタパターンのフィルタは、リクエスト処理に追加の責任を追加するデコレータと見なすことができます。それらは、基本的な動作を変更せずにリクエスト/レスポンスを変更します。
  • チェーンオブレスポンシビリティ：フィルタはチェーンでリンクされており、各フィルタはリクエストまたはレスポンスを処理し、オプションでチェーン内の次のフィルタに渡します。これは、チェーンオブレスポンシビリティパターンで責任が渡される方法に似ています。

参考文献とクレジット

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