责任链(ChainOfResponsibility)模式

Posted 2022-10-08 qlqwjy

　　在责任链模式里，很多对象由每一个对象对其下家的引用而连接起来形成一条链。请求在这个链上传递，直到链上的某一个对象决定处理此请求。发出请求的客户端并不知道链上的哪一个对象，这使得系统可以在不影响客户端的情况下动态地重新组织链和分配责任。

 

1.  从击鼓传花谈起

　　击鼓传花是一种热闹而紧张的游戏。在酒宴上宾客依次坐定位置，由一人击鼓，击鼓的地方与传花的地方是分开的，以示公正。开始击鼓时，花束就开始依次传递，鼓声一落，如果花束在某人手中，则该人就得饮酒。

　　比如说，贾母、贾赦、贾政、贾宝玉和贾环是五个参加击鼓传花游戏的传花者，他们组成一个环链。击鼓者将花传给贾母，开始传花游戏。花由贾母传给贾赦，由贾赦传给贾政，由贾政传给贾宝玉，又贾宝玉传给贾环，由贾环传回给贾母，如此往复，如下图所示。当鼓声停止时，手中有花的人就得执行酒令。

 

　　击鼓传花便是责任链模式的应用。责任链可能是一条直线、一个环链或者一个树结构的一部分。

2.  责任链模式的结构

涉及的角色如下:

抽象处理者角色:定义出一个处理请求的接口。如果需要，接口可以定义一个方法，以设定和返回下一个处理者的引用。

具体处理这角色:这一角色收到请求后，可以选择处理掉请求或者将请求传递给下家。

 

代码如下:

抽象处理者:

public abstract class AbstractHandler 

    protected AbstractHandler nextHandler;

    public abstract void handleRequest();

    public AbstractHandler getNextHandler() 
        return nextHandler;
    

    public void setNextHandler(AbstractHandler nextHandler) 
        this.nextHandler = nextHandler;
    

 

具体处理者:如果有下家就交给下家，否则自己处理。

public class ConcreteHandler extends AbstractHandler 

    @Override
    public void handleRequest() 
        if (getNextHandler() != null) 
            System.out.println("交给下一个处理器");
            getNextHandler().handleRequest();
         else 
            System.out.println("自己处理");
        
    

 

客户端代码:

public class Client 
    public static void main(String[] args) 
        AbstractHandler handler1 = new ConcreteHandler();
        AbstractHandler handler2 = new ConcreteHandler();

        handler1.setNextHandler(handler2);
        handler1.handleRequest();
    

 

　　此例子的逻辑非常简单，有下家就传给下家，没有就自己处理请求。

3.  纯的与不纯的责任链模式

　　一个纯的责任链模式要求一个具体的处理者对象只能在两个行为中选择一个：一是承担责任，二是把责任推给下家。不允许出现某一个具体处理者对象在承担了一部分责任后又 把责任向下传的情况。

　　在一个纯的责任链模式里面，一个请求必须被某一个处理者对象所接收；在一个不纯的责任链模式里面，一个请求可以最终不被任何接收端对象所接收。

　　纯的责任链模式的实际例子很难找到，一般看到的例子均是不纯的责任链模式的实现。有些人认为不纯的责任链根本不是责任链模式，这也许是有道理的。但是在实际的系统里，纯的责任链很难找到。如果坚持责任链不纯便不是责任链模式，那么责任链模式便不会有太大意义了。

 

4.  责任链模式的应用-日志记录器

　　 　　我们创建抽象类 AbstractLogger，带有详细的日志记录级别。然后我们创建三种类型的记录器，都扩展了 AbstractLogger。每个记录器消息的级别是否属于自己的级别，如果是则相应地打印出来，否则将不打印并把消息传给下一个记录器。

结构如下:

 

(1)不纯的责任链模式

public abstract class AbstractLogger 

    public static int DEBUG = 7;
    public static int INFO = 6;
    public static int ERROR = 3;

    protected int level;

    // 责任链中的下一个元素
    protected AbstractLogger nextLogger;

    public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger) 
        this.nextLogger = nextLogger;
    

    public void logMessage(int level, String message) 
        if (this.level <= level) 
            write(message);
        

        if (nextLogger != null) 
            nextLogger.logMessage(level, message);
        
    

    public abstract void write(String message);

 

public class DebugLogger extends AbstractLogger 

    public DebugLogger() 
        this.level = AbstractLogger.DEBUG;

        this.setNextLogger(new InfoLogger());
    

    @Override
    public void write(String message) 
        System.out.println("DebugLogger message - > " + message);
    

 

public class InfoLogger extends AbstractLogger 

    public InfoLogger() 
        this.level = AbstractLogger.INFO;

        this.setNextLogger(new ErrorLogger());
    

    @Override
    public void write(String message) 
        System.out.println("InfoLogger message - > " + message);
    

 

public class ErrorLogger extends AbstractLogger 

    public ErrorLogger() 
        this.level = AbstractLogger.ERROR;

    

    @Override
    public void write(String message) 
        System.out.println("ErrorLogger message - > " + message);        
    

 

客户端代码:

public class Client 

    public static void main(String[] args) 
        AbstractLogger logger = new DebugLogger();

        AbstractLogger logger2 = new ErrorLogger();

        String msg = "测试日志";
        int level = AbstractLogger.INFO;

        logger.logMessage(level, msg);
        System.out.println("=======");
        logger2.logMessage(level, msg);
    

结果:

InfoLogger message - > 测试日志
ErrorLogger message - > 测试日志
=======
ErrorLogger message - > 测试日志

 

(2)纯的责任链模式

　　上面的日志记录是不纯的，由于InfoLogger已经记录过了，因此就不需要再传给ErrorLogger了，修改抽象处理器，如果处理完就停止:

public abstract class AbstractLogger 

    public static int DEBUG = 7;
    public static int INFO = 6;
    public static int ERROR = 3;

    protected int level;

    // 责任链中的下一个元素
    protected AbstractLogger nextLogger;

    public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger) 
        this.nextLogger = nextLogger;
    

    public void logMessage(int level, String message) 
        if (this.level <= level) 
            write(message);
            return;
        

        if (nextLogger != null) 
            nextLogger.logMessage(level, message);
        
    

    public abstract void write(String message);

 

重新运行上面客户端代码，结果如下:

InfoLogger message - > 测试日志
=======
ErrorLogger message - > 测试日志

 

5.  责任链模式演变 (实际责任链条模式用法)

　　上文说了责任链模式一般是不纯的责任链模式，因此演变之后的责任链模式是维护一个处理器链条(内部维护一集合存储处理器)，然后按照顺序去处理请求(靠集合中顺序维护链条关系)，如下模拟servlet的Filter过滤器:

过滤器类:

public interface Filter 

    void doFilter(FilterChain filterChain);

 

public class LoginFilter implements Filter 

    @Override
    public void doFilter(FilterChain filterChain) 
        System.out.println("LoginFilter 开启运行");

        filterChain.doFilter();
    

 

public class EncodeFilter implements Filter 

    @Override
    public void doFilter(FilterChain filterChain) 
        System.out.println("EncodeFilter 开启运行");

        filterChain.doFilter();
    

 

public class OtherFilter implements Filter 

    @Override
    public void doFilter(FilterChain filterChain) 
        System.out.println("OtherFilter 开启运行");

        filterChain.doFilter();
    

 

处理器链：

public interface FilterChain 

    void doFilter();

 

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class PlainFilterChain implements FilterChain 

    private List<Filter> list = new ArrayList<>();

    private int index = 0;

    public PlainFilterChain add(Filter filter) 
        this.list.add(filter);
        return this;
    

    public void doFilter() 
        if (index == list.size()) 
            return; // 处理完成之后就返回
        

        Filter f = list.get(index);// 过滤器链按index的顺序拿到filter
        index++;
        f.doFilter(this);
    

 

客户端代码:

public class Client 

    public static void main(String[] args) 
        Filter loginFilter = new LoginFilter();
        Filter encodeFilter = new EncodeFilter();
        Filter otherFilter = new OtherFilter();

        PlainFilterChain filterChain = new PlainFilterChain();
        filterChain.add(loginFilter);
        filterChain.add(encodeFilter);
        filterChain.add(otherFilter);

        filterChain.doFilter();
    

结果:

LoginFilter 开启运行
EncodeFilter 开启运行
OtherFilter 开启运行

 

　　补充:如果某个过滤器想停止后面链的执行，不调用filterChain.doFilter()即可，实际在Servlet的Filter运行机制也是如此。 

 

6.  总结

意图：避免请求发送者与接收者耦合在一起，让多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。

主要解决：职责链上的处理者负责处理请求，客户只需要将请求发送到职责链上即可，无须关心请求的处理细节和请求的传递，所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。

何时使用：在处理消息的时候以过滤很多道。

关键代码：Handler 里面聚合它自己，在 HandlerRequest 里判断是否合适，如果没达到条件则向下传递，向谁传递之前 set 进去。

应用实例： 1、红楼梦中的"击鼓传花"。 2、JS 中的事件冒泡。 3、JAVA WEB 中 Apache Tomcat 对 Encoding 的处理，Struts2 的拦截器，jsp servlet 的 Filter。

优点： 1、降低耦合度。它将请求的发送者和接收者解耦。 2、简化了对象。使得对象不需要知道链的结构。 3、增强给对象指派职责的灵活性。通过改变链内的成员或者调动它们的次序，允许动态地新增或者删除责任。 4、增加新的请求处理类很方便。

缺点： 1、不能保证请求一定被接收。 2、系统性能将受到一定影响，而且在进行代码调试时不太方便，可能会造成循环调用。 3、可能不容易观察运行时的特征，有碍于除错。

使用场景： 1、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。 2、在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。 3、可动态指定一组对象处理请求。