基于策略模式和工厂模式实现布隆过滤器_工厂模式和策略模式实现布隆过滤器-优快云博客

使用工厂模式和策略模式实现布隆过滤器的大概流程如下：

定义布隆过滤器接口：首先定义一个布隆过滤器接口，包括添加元素和判断元素是否存在两个基本操作。
```
public interface BloomFilter<T> {
    void add(T item);
    boolean mightContain(T item);
}
```
实现具体的布隆过滤器类：创建一个具体的布隆过滤器类，实现布隆过滤器接口中的方法。在这个类中，需要定义布隆过滗器的数据结构（比如位数组）、大小等属性。

import java.util.BitSet;

public class SimpleBloomFilter<T> implements BloomFilter<T> {
    private final int size;
    private final BitSet bitSet;
    private final HashStrategy[] hashStrategies;

    public SimpleBloomFilter(int size, HashStrategy... hashStrategies) {
        this.size = size;
        this.bitSet = new BitSet(size);
        this.hashStrategies = hashStrategies;
    }

    @Override
    public void add(T item) {
        for (HashStrategy strategy : hashStrategies) {
            int position = Math.abs(strategy.hash(item) % size);
            bitSet.set(position);
        }
    }

    @Override
    public boolean mightContain(T item) {
        for (HashStrategy strategy : hashStrategies) {
            int position = Math.abs(strategy.hash(item) % size);
            if (!bitSet.get(position)) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

定义哈希策略接口：定义一个哈希策略接口，包含计算哈希值的方法。
```
public interface HashStrategy {
    int hash(Object item);
}
```

实现具体的哈希策略类：创建多个具体的哈希策略类，实现哈希策略接口中的方法，每个类对应一种哈希函数的计算方法。

import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class FirstHashStrategy implements HashStrategy {
    @Override
    public int hash(Object item) {
        return item.hashCode();
    }
}

public class SecondHashStrategy implements HashStrategy {
    @Override
    public int hash(Object item) {
        byte[] bytes = item.toString().getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        int hash = 7;
        for (byte b : bytes) {
            hash = hash * 31 + b;
        }
        return hash;
    }
}

创建布隆过滤器工厂类：定义一个布隆过滤器工厂类，其中包含一个用于创建布隆过滤器对象的工厂方法。工厂方法接受布隆过滤器的大小和哈希策略对象作为参数，并返回一个具体的布隆过滤器对象。
```
public class BloomFilterFactory {
    public static <T> BloomFilter<T> createBloomFilter(int size, HashStrategy... strategies) {
        return new SimpleBloomFilter<>(size, strategies);
    }
}
```

使用布隆过滤器工厂：在需要创建布隆过滤器对象的地方，调用布隆过滤器工厂的工厂方法来创建布隆过滤器对象，并传入相应的哈希策略对象。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BloomFilter<String> bloomFilter = BloomFilterFactory.createBloomFilter(10000,
                new FirstHashStrategy(), new SecondHashStrategy());

        bloomFilter.add("example");
        System.out.println(bloomFilter.mightContain("example")); // 应该输出true
        System.out.println(bloomFilter.mightContain("test")); // 可能是false，取决于具体情况
    }
}

使用工厂模式和策略模式来实现布隆过滤器带来以下好处：

解耦性：工厂模式和策略模式的结合可以将对象的创建和哈希函数的选择分离，使得各部分之间的耦合度降低。这样在需要修改布隆过滤器的具体实现或者切换哈希函数时，只需要修改相应的工厂类或策略类，而不影响其他部分。
可扩展性：通过工厂模式和策略模式，我们可以方便地添加新的布隆过滤器实现类和哈希函数策略类，而不需要修改现有代码。这样在需要增加新的布隆过滤器类型或者新的哈希函数时，只需添加相应的类即可。
代码复用：工厂模式和策略模式可以提高代码的复用性。通过工厂模式，我们可以在不同地方调用工厂方法来创建布隆过滤器对象，避免重复的创建逻辑。通过策略模式，不同的哈希函数策略可以被多个布隆过滤器共享使用。
易于维护：将对象的创建和哈希函数的选择分开管理，使得代码结构清晰，易于维护和理解。当需要修改布隆过滤器的实现或者哈希函数时，只需修改相应的工厂类或策略类，而不会对其他部分造成影响。