一文搞懂設計模式—責任鏈模式
作者：碼農(nóng)BookSea
責任鏈模式通過將多個處理請求的對象組成一條鏈，使請求在鏈上傳遞，直到有一個對象處理它為止。每個處理對象都負責判斷自己能否處理該請求，如果可以則進行處理，否則將請求傳遞給下一個處理對象。
責任鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）是一種行為型設計模式，它允許多個對象按照順序處理請求，并且每個對象可以選擇自己是否處理該請求或將其傳遞給下一個對象。這種模式將請求的發(fā)送者和接收者解耦，同時提供了更大的靈活性和可擴展性。
簡介
責任鏈模式通過將多個處理請求的對象組成一條鏈，使請求在鏈上傳遞，直到有一個對象處理它為止。每個處理對象都負責判斷自己能否處理該請求，如果可以則進行處理，否則將請求傳遞給下一個處理對象。這樣，請求發(fā)送者無需知道具體的處理對象，只需將請求發(fā)送到責任鏈上即可。
責任鏈模式包含以下角色：
- 抽象處理者（Handler）：定義一個處理請求的接口，并持有下一個處理者的引用。
- 具體處理者（Concrete Handler）：實現(xiàn)抽象處理者的接口，在處理請求前判斷自己是否能夠處理該請求，如果可以則進行處理，否則將請求傳遞給下一個處理者。
通過責任鏈模式，我們可以動態(tài)地組合處理對象，靈活地配置處理流程，這種解耦使得系統(tǒng)更加靈活和可擴展。
使用場景
責任鏈模式常用于以下場景：
- 動態(tài)組合處理流程：通過靈活配置責任鏈，可以動態(tài)地組合處理對象，實現(xiàn)不同的處理流程。每個處理者只需關注自己負責處理的請求，使得系統(tǒng)更加靈活和可擴展。
- 避免請求的發(fā)送者和接收者之間的直接耦合：通過將請求傳遞給責任鏈，請求發(fā)送者無需知道具體的處理對象，減少了對象之間的依賴關系。
- 處理請求的順序可變：責任鏈模式允許在運行時根據(jù)需要改變處理請求的順序，靈活調(diào)整處理流程。
常見的實際應用場景包括：
- 日志記錄器鏈：一個日志記錄系統(tǒng)可以根據(jù)日志級別將日志消息傳遞給不同的日志記錄器，如控制臺記錄器、文件記錄器、數(shù)據(jù)庫記錄器等。
- 審批流程：一個多級審批系統(tǒng)可以根據(jù)審批者的權限和級別將審批請求傳遞給下一個級別的審批者，直到獲得最終的審批結果。
- 異常處理：一個異常處理系統(tǒng)可以根據(jù)異常類型將異常進行分類處理，如日志記錄、郵件通知、異常展示等。
責任鏈模式在這些場景中可以減少代碼的耦合性，提高代碼的可維護性和可擴展性。
優(yōu)缺點
優(yōu)點：
- 解耦發(fā)送者和接收者：責任鏈模式將請求的發(fā)送者和接收者解耦，發(fā)送者無需知道具體的處理對象，只需將請求發(fā)送到責任鏈上即可。
- 靈活動態(tài)的處理流程：通過配置責任鏈，可以靈活地組合處理對象，實現(xiàn)不同的處理流程，并且可以在運行時動態(tài)地改變處理的順序。
- 增強代碼的可擴展性：由于責任鏈模式遵循開閉原則，新的處理者可以隨時被加入到責任鏈中，不需要修改已有代碼，提供了良好的擴展性。
- 增強代碼的可維護性：每個處理者只需關注自己負責處理的請求，職責單一，使得代碼更加清晰、可讀性更高。
缺點：
- 請求的處理不保證被處理：由于責任鏈中的每個處理者都可以選擇是否處理請求，如果沒有正確配置責任鏈或者某個處理者沒有正確處理請求，可能會導致請求無法被處理。
- 性能問題：當責任鏈過長或者請求在責任鏈中被頻繁傳遞時，可能會對性能產(chǎn)生影響。因此，在設計責任鏈時需要注意鏈的長度和處理的復雜度。
- 調(diào)試不方便：當責任鏈特別是鏈條比較長， 環(huán)節(jié)比較多的時候，由于采用了類似遞歸的方式，調(diào)試的時候邏輯可能比較復雜。
在實際應用中，我們需要根據(jù)具體情況評估責任鏈模式的優(yōu)缺點，并合理地選擇使用或者改進這個模式。
責任鏈模式實現(xiàn)
要實現(xiàn)責任鏈模式，我們按照以下步驟進行：
- 定義處理者接口（Handler），聲明處理方法，并添加設置下一個處理者的方法。
- 實現(xiàn)具體處理者類（ConcreteHandler），實現(xiàn)處理方法，并在需要時選擇是否調(diào)用下一個處理者。
- 在客戶端代碼中創(chuàng)建責任鏈，并將請求發(fā)送到責任鏈上的第一個處理者。
以下是一個簡單的示例，演示如何使用責任鏈模式處理請假申請：
步驟一：定義處理者接口（Handler）
/**
* <p>
* 責任鏈模式——抽象類處理器
* </p>
*/
public abstract class AbstractHandler {
/**
* 責任鏈中的下一個元素
*/
protected AbstractHandler nextHandler;
public AbstractHandler setNextChain(AbstractHandler nextHandler) {
this.nextHandler = nextHandler;
return nextHandler;
}
/**
* 責任鏈處理邏輯
*/
public void linkChain(LeaveRequest request) {
handler(request);
//這里還可以加入其他方法
if (Objects.nonNull(nextHandler)) {
nextHandler.linkChain(request);
}
}
/**
* 抽象方法
*/
protected abstract void handler(LeaveRequest request);
}請求對象為：
@Getter
public class LeaveRequest {
private final String employee;
private final int days;
public LeaveRequest(String employee, int days) {
this.employee = employee;
this.days = days;
}
}步驟二：實現(xiàn)具體處理者類（ConcreteHandler）
@Slf4j
public class Handler1 extends AbstractHandler {
@Override
public void handler(LeaveRequest request) {
if (request.getDays() <= 3) {
log.info("ConcreteHandlerA 處理了 " + request.getEmployee() + " 的請假申請，天數(shù)為：" + request.getDays());
}
}
}
@Slf4j
public class Handler2 extends AbstractHandler {
@Override
public void handler(LeaveRequest request) {
if (request.getDays() > 3 && request.getDays() <= 7) {
log.info("ConcreteHandlerB 處理了 " + request.getEmployee() + " 的請假申請，天數(shù)為：" + request.getDays());
}
}
}
@Slf4j
public class Handler3 extends AbstractHandler {
@Override
protected void handler(LeaveRequest request) {
if (request.getDays() > 7) {
log.info("ConcreteHandlerC 處理了 " + request.getEmployee() + " 的請假申請，天數(shù)為：" + request.getDays());
}
}
}步驟三：在客戶端代碼中創(chuàng)建責任鏈，并將請求發(fā)送到責任鏈上的第一個處理者
public class ChainPatternDemo {
private static AbstractHandler getChainOfHandler() {
AbstractHandler handler1 = new Handler1();
AbstractHandler handler2 = new Handler2();
AbstractHandler handler3 = new Handler3();
//可以自定義鏈路順序
handler1.setNextChain(handler2).setNextChain(handler3);
return handler1;
}
public static void main(String[] args) {
AbstractHandler chain = getChainOfHandler();
LeaveRequest request1 = new LeaveRequest("張三", 2);
chain.linkChain(request1);
LeaveRequest request2 = new LeaveRequest("李四", 5);
chain.linkChain(request2);
LeaveRequest request3 = new LeaveRequest("王五", 10);
chain.linkChain(request3);
}
}在上述示例中，我們定義了三個具體處理者類：Handler1、Handler2和Handler3，它們分別處理請假申請?？蛻舳舜a創(chuàng)建了責任鏈，并將請求發(fā)送給第一個處理者Handler1。每個具體處理者判斷自己是否能夠處理該請求，如果可以則進行處理，否則傳遞給下一個處理者。
運行以上代碼，輸出結果為：
ConcreteHandlerA 處理了 張三 的請假申請，天數(shù)為：2
ConcreteHandlerB 處理了 李四 的請假申請，天數(shù)為：5
ConcreteHandlerC 處理了 王五 的請假申請，天數(shù)為：10這只是一個簡單示例，實際使用時可以根據(jù)業(yè)務需求進行適當?shù)臄U展和修改。
在使用責任鏈模式時，需要注意以下幾點：
- 確定責任鏈中的處理順序：要確保責任鏈中處理者的順序是正確的，以便能夠按照預期處理請求。處理者的順序可以在創(chuàng)建責任鏈時進行設置。
- 避免出現(xiàn)循環(huán)引用：如果責任鏈中的處理者之間出現(xiàn)了循環(huán)引用，可能會導致請求無法被正確處理或進入死循環(huán)。因此，在設置下一個處理者時要注意避免出現(xiàn)循環(huán)引用的情況。
- 處理者的數(shù)量控制：在設計責任鏈時要注意控制處理者的數(shù)量，避免責任鏈過長導致性能下降。可以根據(jù)實際需求合理劃分責任鏈，將相關的處理邏輯放在同一個處理者中，可以在 Handler 中設置一個最大節(jié)點數(shù)量，在 setNextChain() 方法中判斷是否已經(jīng)是超過其閾值，超過則不允許該鏈建立，避免無意識地破壞系統(tǒng)性能。
通過建造者模式優(yōu)化
我們可以通過建造者模式來創(chuàng)建責任鏈中的處理者對象。這種優(yōu)化可以使責任鏈的創(chuàng)建和配置更加靈活和可拓展，符合開閉原則。
優(yōu)化后的示例代碼：
/**
* <p>
* 責任鏈模式——抽象類處理器
* </p>
*/
public abstract class AbstractHandler {
/**
* 責任鏈中的下一個元素
*/
protected AbstractHandler nextHandler;
private void setNextChain(AbstractHandler nextHandler) {
this.nextHandler = nextHandler;
}
/**
* 責任鏈處理邏輯
*/
public void linkChain(LeaveRequest request) {
handler(request);
//這里還可以加入其他方法
if (Objects.nonNull(nextHandler)) {
nextHandler.linkChain(request);
}
}
/**
* 抽象方法
*/
protected abstract void handler(LeaveRequest request);
public static class Builder {
private AbstractHandler head;
private AbstractHandler tail;
public Builder addHandler(AbstractHandler handler) {
if (this.head == null) {
this.head = this.tail = handler;
return this;
}
this.tail.setNextChain(handler);
this.tail = handler;
return this;
}
public AbstractHandler build() {
return this.head;
}
}
}public class ChainPatternDemo {
private static AbstractHandler getChainOfHandler() {
return new AbstractHandler.Builder()
.addHandler(new Handler1())
.addHandler(new Handler2())
.addHandler(new Handler3())
.build();
}
public static void main(String[] args) {
AbstractHandler chain = getChainOfHandler();
LeaveRequest request1 = new LeaveRequest("張三", 2);
chain.linkChain(request1);
LeaveRequest request2 = new LeaveRequest("李四", 5);
chain.linkChain(request2);
LeaveRequest request3 = new LeaveRequest("王五", 10);
chain.linkChain(request3);
}
}在客戶端代碼中，我們使用建造者模式創(chuàng)建了一個包含多個處理者的責任鏈，并發(fā)送了一個請假申請。責任鏈會按照添加處理者的順序依次處理請假申請，直到找到能夠處理該請求的處理者為止。
通過調(diào)用 addHandler 方法，我們可以逐步構建責任鏈，將處理者添加到責任鏈的末尾，由于 setNextChain() 不對外調(diào)用，作用域可以更改為 private，最后，通過調(diào)用 build 方法，我們可以獲取責任鏈的起始處理者。
Spring中使用責任鏈模式
Spring中我們可以使用 @Component，@Order 注解，來讓容器幫我們自動構建責任鏈，從而簡化代碼。
public abstract class Handler {
abstract void handler(LeaveRequest request);
}@Order(value = 1)
@Component
@Slf4j
public class HandlerA extends Handler{
@Override
public void handler(LeaveRequest request) {
if (request.getDays() <= 3) {
log.info("ConcreteHandlerA 處理了 " + request.getEmployee() + " 的請假申請，天數(shù)為：" + request.getDays());
}
}
}
@Order(value = 2)
@Component
@Slf4j
public class HandlerB extends Handler {
@Override
public void handler(LeaveRequest request) {
if (request.getDays() > 3 && request.getDays() <= 7) {
log.info("ConcreteHandlerB 處理了 " + request.getEmployee() + " 的請假申請，天數(shù)為：" + request.getDays());
}
}
}
@Order(value = 3)
@Component
@Slf4j
public class HandlerC extends Handler{
@Override
public void handler(LeaveRequest request) {
if (request.getDays() > 7) {
log.info("ConcreteHandlerC 處理了 " + request.getEmployee() + " 的請假申請，天數(shù)為：" + request.getDays());
}
}
}測試：
@Test
public void test() {
for (Handler handler : handlerChain) {
LeaveRequest request = new LeaveRequest("王五", 10);
handler.handler(request);
}
}輸出：
ConcreteHandlerC 處理了 王五 的請假申請，天數(shù)為：10這種寫法有其利弊，優(yōu)點是可以避免繁瑣的責任鏈構建過程，簡化了代碼結構；缺點是具體處理者類之間的執(zhí)行順序不夠直觀，具體使用時需要權衡考慮。
責任鏈模式的優(yōu)點在于其低耦合性、靈活性和可擴展性，使得我們能夠更加輕松地管理和組織復雜的處理流程。然而，也要注意其缺點，即請求未必被處理和對處理順序敏感的特點。
最重要的是，在實際應用中根據(jù)具體需求合理運用責任鏈模式，結合其他設計模式，以便在代碼結構和可維護性上取得更好的效果。
責任編輯：武曉燕
來源：
Java隨想錄
