行为型模式—职责链模式

Posted 2020-07-23 浅墨浓香

1. 职责链模式（Chain Of Responsibility）的定义

（1）定义

　　使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。

　　①标准的职责链模式中，只要有对象处理了请求，这个请求就到此为至，不再被传递和处理了。

　　②但也可以变形使用职责链，就是让这个请求继续传递，每个职责对象对这个请求进行一定的功能处理，从而形成一个处理请求的功能链。

　　③当客户端发出请求，它并不知道谁会真正处理他的请求。在职责链模式中，请求不一定会被处理，因为可能没有合适的处理者，这里可以在职责链的末端加一个默认处理的职责对象。

　　④职责链可以是一条直线、一个环或者一个树形结构，最常见的职责链是直线型，即沿着一条单向的链来传递请求。

（2）职责链模式的结构和说明

　　①Handler：定义职责的接口，通常在这里定义处理请求的方法，可以在这里实现后继链（successor）。

　　②ConcreteHandler：实现职责的类，在这个类中，实现对它职责范围内请求的处理，如果不处理，就继续转发请求给后继者。

　　③Client：职责链的客户端，向链上的具体处理对象提交请求，让职责链负责处理。

【编程实验】HR系统中的请假审批流程

//行为型模式：职责链模式
//场景：请假条审批流程案例
//如果请假天数小于3天，主任审批
//如果请假天数大于等于3天，小于10天，经理审批
//如果大于等于10天，小天30天，总经理审批
//如果大于等于30天，提示拒绝
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

//***************************辅助类*****************
//请假条
class LeaveRequest
{
private:
    string empName; //姓名
    int leaveDay;   //请假天数
    string reason;  //请假原因

public:

    LeaveRequest(string name,int leaveDay,string reason)
    {
        this->empName = name;
        this->leaveDay = leaveDay;
        this->reason = reason;
    }

    string& getEmpName(){return this->empName;}
    void setEmpName(string name){this->empName = name;}

    int getLeaveDay(){return this->leaveDay;}
    void setLeavDay(int day){this->leaveDay = day;}

    string& getReason(){return this->reason;}
    void setReason(string reason){this->reason = reason;}
};

//***************************抽象职责类*************
class Leader
{
protected:
    string name;
    Leader* nextLeader; //职责链上的后继对象
public:
    Leader(string name)
    {
        this->name = name;
        nextLeader = NULL;
    }

    void setNextLeader(Leader* leader){this->nextLeader = leader;}

    virtual void handleRequest(LeaveRequest* req) = 0;
};

//***********************具体职责实现类**************************
//主任
class Director : public Leader
{
public:
    Director(string name):Leader(name){}

    void handleRequest(LeaveRequest* req)
    {
        if(req->getLeaveDay() < 3)
        {
            cout <<"Name: " << req->getEmpName() <<", LeaveDay: " << req->getLeaveDay() <<", "
                 <<"Reason: " << req->getReason()
                 <<"----->" << "Director: " << name << " Approval!"<<endl;
        }
        else
        {
            if (nextLeader != NULL)
                nextLeader->handleRequest(req);
        }
    }
};

//经理
class Manger : public Leader
{
public:
    Manger(string name):Leader(name){}

    void handleRequest(LeaveRequest* req)
    {
        if(3 <= req->getLeaveDay() && req->getLeaveDay() < 10)
        {
            cout <<"Name: " << req->getEmpName() <<", LeaveDay: " << req->getLeaveDay() <<", "
                 <<"Reason: " << req->getReason()
                 <<"----->" << "Manger: " << name << " Approval!"<<endl;
        }
        else
        {
            if (nextLeader != NULL)
                nextLeader->handleRequest(req);
        }
    }
};

//总经理
class GeneralManger : public Leader
{
public:
    GeneralManger(string name):Leader(name){}

    void handleRequest(LeaveRequest* req)
    {
        if(10 <= req->getLeaveDay() && req->getLeaveDay() < 30)
        {
            cout <<"Name: " << req->getEmpName() <<", LeaveDay: " << req->getLeaveDay() <<", "
                 <<"Reason: " << req->getReason()
                 <<"----->" << "GeneralManger: " << name << " Approval!"<<endl;
        }
        else
        {
            cout <<"Name: " << req->getEmpName() <<", LeaveDay: " << req->getLeaveDay() <<" Are Refused!" << endl;
        }
    }
};


int main()
{
    Leader* director= new  Director("ZhangSan");
    Leader* manager = new  Manger("LiSi");
    Leader*  generalManage = new GeneralManger("WangWu");

    //组织职责链对象的关系
    director->setNextLeader(manager);
    manager->setNextLeader(generalManage);

    //开始请假操作
    LeaveRequest req("Tom", 30, "go home!");
    director->handleRequest(&req);

    delete director;
    delete manager;
    delete generalManage;

    return 0;
}

（3）思考职责链模式

　　①职责链的本质：分离职责，动态组合。分离职责是前提，动态组合才是职责链模式的精华所在，因为这意味着可以很方便地修改和添加新的处理对象，从而让系统更加灵活和具有更好的扩展性。

　　②职责链的动机：在软件构建过程中，一个请求可能被多个对象处理，但是每个请求在运行时需要有接受者，如果显式指定，将必不可少地带来请求发送者与接受者之间的紧耦合。而职责链模式可以将这两者解耦，使得发送者不必知道具体的接受者（处理者）

2. 功能链（如过滤器）

（1）概念：实际开发中，经常将一个请求在职责链中传递，每个职责对象负责处理请求的某一方面的功能，处理完后不是停止，而是继续向下传递请求，当请求通过很多职责对象处理后，功能也就完成了，把这样的职责链称为功能链。

（2）应用举例

　　①实际开发中，在业务处理之前，通常需要进行权限检查、数据校验、逻辑检查等，然后才开始真正的业务逻辑。可以把这些功能分散到一个功能链中。

　　②过滤器：每个过滤器负责自己的处理，然后转交给下一个过滤器，直到把所有的过滤器都走完（如权限检查、字符转换等）。

【编程实验】字符过滤器（模拟JavaWeb的双向过滤器，变式的职责链模式）

//行为型模式：职责链模式
//场景：字符过滤（模拟JavaWeb的双向过滤器）
//当客户端发送给服务器时，request字符串被各个过滤器按顺序处理，
//而返回的response是逆着过滤器被调用顺序被处理的。（可参考下面的技巧）
//思路细节技巧：
//(1)Filter的doFilter方法改为doFilter(Request*,Resopnse*,FilterChain*),有
//FilterChain指针，为利用FilterChain调用下一个Filter做准备
//(2)FilterChain继承Filter,这样，FilterChain既是FilterChain又是Filter,那么
//FilterChain就可以调用Filter的方法doFilter(Request*,Resopnse*,FilterChain*)
//(3)FilterChain的doFilter(Request*,Resopnse*,FilterChain*)中，有index标记了执
//行到第几个Filter,当所有Filter执行完后request处理后，就会return,以倒序继续执
//行response处理

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

using namespace std;

//*************************************************字符串替换函数*********************************
void Replace(std::basic_string<char>& s, const std::basic_string<char>& src, const std::basic_string<char>& dest)
{
    std::basic_string<char>::size_type pos = 0;
    while (true)
    {
        pos = s.find(src, pos);
        if (std::basic_string<char>::npos == pos)
            break;

        s.replace(pos, src.size(), dest);
        pos += src.size();
    }
}

//***************************辅助类*****************
//请求类
class Request
{
private:
    string context; //请求的内容
public:

    Request(string context)
    {
        this->context = context;
    }

    string& getContext(){return this->context;}
    void setContext(string context){this->context = context;}
};

//响应类
class Response
{
private:
    string context; //请求的内容
public:

    Response(string context)
    {
        this->context = context;
    }

    string& getContext(){return this->context;}
    void setContext(string context){this->context = context;}
};

//***************************抽象职责类*************
//职责链
class FilterChain; //前向声明

//Filter（抽象过滤器）
class Filter
{
public:
   virtual void doFilter(Request* request,Response* response, FilterChain* chain) = 0;
};

//FilterChain（过滤器链）
//注意，FilterChain继承自Filter，是为了这个链可以像其他过滤器(如htmlFilter)一样地被加入到其他链中
//从而，可以将两条FilterChain连接成一条。
class FilterChain : public Filter
{
private:
    vector<Filter*> filters;
    int index;
public:
    FilterChain(){index = 0;}

    FilterChain& addFilter(Filter* f)
    {
        filters.push_back(f);
        return *this;
    }

    //将链本身作为一个过滤器，也实现了doFilter功能，但这里只是简单地调用链中各个
    //过滤器并记录下一个过滤器的索引
    void doFilter(Request* request,Response* response, FilterChain* chain)
    {
        if(index == filters.size())
            return;

        Filter* f = filters[index++];
        f->doFilter(request,response,chain);
    }
};

//HtmlFilter
class HTMLFilter : public Filter
{
public:
    //当客户端发送给服务器时，request字符串被各个过滤器后按顺序处理，
    //而返回的response逆着过滤器被调用顺序被处理。（可参考下面的技巧）
    void doFilter(Request* request,Response* response, FilterChain* chain)
    {
        //1、处理html标签
        Replace(request->getContext(), "<", "[");
        Replace(request->getContext(), ">", "]");
        request->getContext() +="-->HTMLFilter()";

        //2、调用下一个过滤器（注意里面可能会递归）
        chain->doFilter(request, response, chain);

        //3、在前2步之后，再处理response，可以达到栈式（逆序）处理response字符串-->技巧！
        response->getContext() += "-->HTMLFilter()";

    }
};

//SensitiveFilter（敏感关键字过滤器）
class SensitiveFilter : public Filter
{
public:

    void doFilter(Request* request,Response* response, FilterChain* chain)
    {
        //1、处理敏感关键词
        Replace(request->getContext(), "敏感", "");
        Replace(request->getContext(), "被就业", "就业");
        request->getContext() +="-->SensitiveFilter()";

        //2、调用下一个过滤器（注意里面可能会递归）
        chain->doFilter(request, response, chain);

        //3、在前2步之后，再处理response，可以达到栈式（逆序）处理response字符串-->技巧！
        response->getContext() += "-->SensitiveFilter()";
    }
};

//FaceFilter（表情过滤器）
class FaceFilter : public Filter
{
public:
    void doFilter(Request* request,Response* response, FilterChain* chain)
    {
        //1、处理敏感关键词
        Replace(request->getContext(), ":)", "^V^");
        request->getContext() +="-->FaceFilter()";

        //2、调用下一个过滤器（注意里面可能会递归）
        chain->doFilter(request, response, chain);

        //3、在前2步之后，再处理response，可以达到栈式（逆序）处理response字符串-->技巧！
        response->getContext() += "-->FaceFilter()";
    }
};

int main()
{
    string msg = "大家好:),<script>,敏感,被就业,网络授课没感觉,因为看不见大家伙儿";
    Request request("Request:" + msg);
    Response response("Response: ");

    //创建3个过滤器
    Filter* htmlFilter = new HTMLFilter(); //HTML标签过滤
    Filter* sensitiveFilter = new SensitiveFilter(); //敏感关键词过滤
    Filter* faceFilter = new FaceFilter();  //表情过滤

    //第1条过滤链（有两个过滤器）
    FilterChain fc;
    fc.addFilter(htmlFilter);
    fc.addFilter(sensitiveFilter);

    //第2条过滤链（只有一个过滤器）
    FilterChain fc2;
    fc2.addFilter(faceFilter);

    //交两条过滤链合成一条过滤链（共有3个过滤器）
    fc.addFilter(&fc2);

    //开始过滤
    fc.doFilter(&request, &response, &fc);

    cout << request.getContext() << endl;
    cout << response.getContext() << endl;

    delete htmlFilter;
    delete sensitiveFilter;
    delete faceFilter;

    return 0;
}
/*
输出结果：（注意request和response中过滤器被调用的顺序是相反的）
Request:大家好^V^,[script],,就业,网络授课没感觉,因为看不见大家伙儿-->HTMLFilter()-->SensitiveFilter()-->FaceFilter()
Response: -->FaceFilter()-->SensitiveFilter()-->HTMLFilter()
*/

3. 职责链的优缺点

（1）优点

　　①请求者和接收者的松散耦合

　　②动态组合职责：职责链模式把功能处理分散到单独的职责对象中，然后在使用的时候可以动态组合职责形成职责链，从而可以灵活地给对象分配职责，也可以灵活地实现和改变对象的职责。

（2）缺点

　　①产生很多细粒度对象

　　②不一定能处理：职责链模式的每个职责对象只负责自己处理的那一部分，因此可能会出现某个请求在整个链中找到不处理的合适对象。这就需要在使用职责链模式的时候，提供默认的处理，并且注意构建的链的有效性。

　　③性能问题：每个请求都是从链头遍历到链尾，特别是在链比较长的时候，性能是一个非常大的问题。

　　④调试不方便，特别是链条比较长时，环节比较多的时候，由于采用了类似递归的方式，调试的时候逻辑可能比较复杂。

4. 职责链的应用场景

（1）UI中处理用户事件，当用户点击鼠标或按键盘，一个事件产生并沿链传播。

（2）过滤器

（3）人事管理系统中的请求、审批流程管理

（4）有多个对象可以处理同一个请求，具体哪个对象处理该请求由运行时刻自动确定。

（5）如果不想明确指定接收者，向多个对象中的其中一个提交请求。

（6）动态指定一个请求的处理对象集合，在运行时动态地决定到底由哪些对象参与到处理请求中来。

5. 相关模式

（1）职责链模式和组合模式

　　①两个模式可以组合使用，可以把职责对象通过组合模式来组合，这样可以通过组合对象自动递归地向上调用，由父组件作为子组件的后继，从而形成链。

　　②这时，客户端使用时就不再需要构造链了（但需要构造组合对象树）。

（2）职责链模式和装饰模式

　　①这两个模式相似，从某个角度讲，可以相互模式实现对象的功能。

　　②装饰模式能够动态地给被装饰的对象添加功能，要求装饰器对象和被装饰器对象实现相同的接口。而职责链模式可以实现动态的职责组合，标准处理是有一个对象处理就结束，但如果处理完本职责不急于结束，而是继续向下一个后继传递请求，那就和装饰器模式的功能差不多了，每个职责对象就类似于装饰器。

　　③主要区别：装饰模式是无限递归调用，可以有任意多个对象来装饰功能，但职责链模式是有一个处理就结束。