Fluent API

Fluent API — это стиль проектирования API, в котором методы возвращают объект, к которому они принадлежат, позволяя вызывать методы цепочкой (chaining).

Основные концепции

Method Chaining. Fluent API позволяет вызывать методы один за другим, что уменьшает количество промежуточных переменных и улучшает читаемость.
Самоописывающийся код. Использование цепочки методов делает код более понятным и логичным, приближая его к естественному языку.

Где встречается?

Фреймворки с реактивным подходом.
Java Stream
Библиотеки для работы с базами данных. Такие фреймворки, как JPA или Hibernate, используют Fluent API для создания запросов. Например, запросы могут выглядеть так

CriteriaBuilder builder = entityManager.getCriteriaBuilder();
CriteriaQuery<Car> query = builder.createQuery(Car.class);
query.select(query.from(Car.class))
     .where(builder.equal(root.get("color"), "Red"));

Настройка объектов. Fluent API часто используется в Builder Pattern, где объект строится поэтапно через цепочку методов.
Конфигурация. Например Spring Security, Kafka Streams
Фреймворки для тестирования. Например, в JUnit или AssertJ можно строить цепочки утверждений:

Fluent API часто используется для построения специфических языков (DSL), которые имитируют человеческий язык и делают код максимально самоописательным.

Пример императивного кода

Instant start = Instant.now();
Duration timeout = Duration.ofSeconds(10);
do {
	Thread.sleep(200);
	var entity = repo.get("id");
	if ("EXPECTED".equals(entity.status)) {
		return;
	｝
} while (Instant.now().isBefore(start.plus(timeout)));
throw new AssertionError("Status was not updated to EXPECTED");

И аналогичный в стиле Fluent API

Awaitility.await("Entity status should be updated to EXPECTED")
	.atMost(Duration.ofSeconds(10))
	.pollDelay(Duration.ofMillis(200))
	.until(() -> "EXPECTED".equals(repo.get("id").status));

Приемы и подходы

Method chaining

Method chaining — это техника, при которой методы возвращают текущий объект (обычно через this), позволяя вызывать несколько методов последовательно в одной строке.

public class Car {
    private String engine;
    private int doors;
 
    public Car setEngine(String engine) {
        this.engine = engine;
        return this;  // Возвращаем текущий объект
    }
 
    public Car setDoors(int doors) {
        this.doors = doors;
        return this;
    }
}

Смена контекста

С помощью method chaining

Представим, что мы настраиваем серверное приложение с несколькими аспектами: базовая настройка, настройка безопасности, логирования и т.д. Здесь каждый вызов метода переключает нас на новый “контекст”, где мы продолжаем настраивать приложение, но в рамках другой области (например, с безопасности переключаемся на логирование).

public class ServerConfig {
 
    public ServerConfig http() {
        System.out.println("HTTP basic configuration");
        return this; // Возвращаем тот же объект для продолжения цепочки
    }
 
    public ServerConfig security() {
        System.out.println("Security configuration");
        return this; // Переключение на контекст безопасности
    }
 
    public ServerConfig authorizeRequests() {
        System.out.println("Authorization configuration");
        return this; // Переключение на настройку авторизации запросов
    }
 
    public ServerConfig requestMatchers(String pattern) {
        System.out.println("Configuring request matchers for: " + pattern);
        return this; // Продолжение работы в контексте авторизации
    }
 
    public ServerConfig csrf() {
        System.out.println("CSRF protection disabled");
        return this; // Переключение на настройку защиты CSRF
    }
 
    public ServerConfig exceptionHandling() {
        System.out.println("Exception handling configuration");
        return this; // Переключение на обработку исключений
    }
 
    public Server build() {
        System.out.println("Server is configured and built");
        return new Server();
    }
}
 
class Server {
    // Имитация запущенного сервера
}

Server server = new ServerConfig()
    .http()                     // Контекст базовой настройки HTTP
    .security()                  // Переключение на контекст безопасности
    .authorizeRequests()         // Настройка авторизации запросов
        .requestMatchers("/")    // Настройка доступа для главной страницы
        .requestMatchers("/api") // Настройка доступа к API
    .csrf()                      // Отключение CSRF
    .exceptionHandling()         // Настройка обработки исключений
    .build();                    // Завершаем конфигурацию и запускаем сервер

С помощью лямбда-выражений

public class ServerConfig {
 
    public ServerConfig http(Consumer<HttpConfig> httpConfig) {
        System.out.println("Entering HTTP configuration context");
        httpConfig.accept(new HttpConfig());
        return this; // Возвращаем тот же объект для дальнейшей конфигурации
    }
 
    public ServerConfig security(Consumer<SecurityConfig> securityConfig) {
        System.out.println("Entering Security configuration context");
        securityConfig.accept(new SecurityConfig());
        return this; // Переключение на контекст безопасности
    }
 
    public ServerConfig logging(Consumer<LoggingConfig> loggingConfig) {
        System.out.println("Entering Logging configuration context");
        loggingConfig.accept(new LoggingConfig());
        return this; // Переключение на контекст логирования
    }
 
    public Server build() {
        System.out.println("Server is configured and built");
        return new Server();  // Финальный этап — запуск сервера
    }
 
    // Вложенные классы конфигураций для разных контекстов
    public static class HttpConfig {
        public HttpConfig enableHttp2() {
            System.out.println("HTTP/2 enabled");
            return this;
        }
 
        public HttpConfig port(int port) {
            System.out.println("Server will listen on port: " + port);
            return this;
        }
    }
 
    public static class SecurityConfig {
        public SecurityConfig enableTLS() {
            System.out.println("TLS enabled");
            return this;
        }
 
        public SecurityConfig authorizeRequests(Consumer<RequestAuthorization> authorizationConfig) {
            System.out.println("Authorizing requests...");
            authorizationConfig.accept(new RequestAuthorization());
            return this;
        }
    }
 
    public static class LoggingConfig {
        public LoggingConfig level(String level) {
            System.out.println("Logging level set to: " + level);
            return this;
        }
    }
 
    public static class RequestAuthorization {
        public RequestAuthorization permitAll() {
            System.out.println("All requests are permitted");
            return this;
        }
 
        public RequestAuthorization authenticated() {
            System.out.println("Authenticated requests only");
            return this;
        }
    }
}

Server server = new ServerConfig()
    .http(http -> http.enableHttp2().port(8080))  // Настройка HTTP с использованием лямбда-выражения
    .security(security -> security
        .enableTLS()  // Настройка безопасности
        .authorizeRequests(auth -> auth.authenticated()))  // Смена контекста внутри лямбды
    .logging(log -> log.level("INFO"))  // Настройка логирования с помощью лямбда
    .build();  // Финальная сборка сервера

Step building

Позволяет организовать процесс создания объектов или выполнения операций через строго упорядоченные шаги. Хотя этот подход часто используется в Builder Pattern, он применим и в других контекстах, например, при вызове API, конфигурации сложных процессов, построении запросов и даже в рабочих процессах (workflow).

Основные концепции

Упорядоченные шаги. Процесс выполнения операции или создания объекта разделен на несколько этапов (шагов), которые должны выполняться в определённой последовательности. Каждый шаг может представлять собой настройку, изменение состояния или выполнение отдельной операции.
Контроль обязательных шагов. Пошаговая сборка гарантирует, что определенные важные шаги не будут пропущены. Это особенно полезно для процессов, где важно соблюдение последовательности действий или конфигурации обязательных параметров.

Примеры применения пошаговой сборки

Построение SQL-запросов

public interface SelectStep {
    FromStep select(String... columns);
}
 
public interface FromStep {
    WhereStep from(String table);
}
 
public interface WhereStep {
    OrderByStep where(String condition);
}
 
public interface OrderByStep {
    BuildStep orderBy(String column);
}
 
public interface BuildStep {
    String build();
}
 
public class SqlQueryBuilder implements SelectStep, FromStep, WhereStep, OrderByStep, BuildStep {
    private String query;
 
    @Override
    public FromStep select(String... columns) {
        query = "SELECT " + String.join(", ", columns);
        return this;
    }
 
    @Override
    public WhereStep from(String table) {
        query += " FROM " + table;
        return this;
    }
 
    @Override
    public OrderByStep where(String condition) {
        query += " WHERE " + condition;
        return this;
    }
 
    @Override
    public BuildStep orderBy(String column) {
        query += " ORDER BY " + column;
        return this;
    }
 
    @Override
    public String build() {
        return query;
    }
 
    public static SelectStep start() {
        return new SqlQueryBuilder();
    }
}

Самообобщение

Когда мы используем наследование для создания подклассов, возникает проблема, что методы Fluent API могут возвращать не подкласс, а базовый класс, разрывая цепочку вызовов. Самообобщение решает эту проблему, позволяя методам возвращать правильный тип подкласса.

Пример проблемы без самообобщения. Допустим, у нас есть базовый класс с цепочкой методов, и мы хотим унаследовать этот класс.

class BaseBuilder {
    public BaseBuilder setName(String name) {
        System.out.println("Name set to: " + name);
        return this;
    }
}
 
class AdvancedBuilder extends BaseBuilder {
    public AdvancedBuilder setFeature(String feature) {
        System.out.println("Feature set to: " + feature);
        return this;
    }
}
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AdvancedBuilder builder = new AdvancedBuilder();
        builder.setName("MyObject")
               .setFeature("AdvancedFeature"); // Ошибка: возвращается BaseBuilder
    }
}

В этом примере setName() возвращает тип BaseBuilder, поэтому попытка вызвать setFeature() на результат этого вызова приведет к ошибке. Метод setFeature() будет недоступен.

Решение с использованием самообобщения (Self-type Generics). Мы можем решить эту проблему, используя самообобщение с помощью обобщений (generics). Это позволит методам возвращать самый специфичный тип.

class BaseBuilder<T extends BaseBuilder<T>> {
    public T setName(String name) {
        System.out.println("Name set to: " + name);
        return (T) this;  // Возвращаем текущий объект с типом T
    }
}
 
class AdvancedBuilder extends BaseBuilder<AdvancedBuilder> {
    public AdvancedBuilder setFeature(String feature) {
        System.out.println("Feature set to: " + feature);
        return this;  // Возвращаем текущий объект с типом AdvancedBuilder
    }
}
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AdvancedBuilder builder = new AdvancedBuilder();
        builder.setName("MyObject")
               .setFeature("AdvancedFeature");  // Теперь работает правильно
    }
}

Мета информация

Область:: 00 Java разработка
Родитель::
Источник::
Создана:: 2024-10-04
Автор::

Struchkov's Garden 🪴

Недавние заметки

Fluent API

Приемы и подходы

Method chaining

Смена контекста

С помощью method chaining

С помощью лямбда-выражений

Step building

Самообобщение

Мета информация

Дополнительные материалы

Дочерние заметки

Обратные ссылки

Оглавление

Инструменты