设计模式—— 十六：责任链模式

2021-09-07 06:59:51

文章目录

- 不使用责任链模式
- 引入责任链模式

责任链模式优缺点

- 责任链模式优点
- 责任链模式缺点

责任链模式应用场景

什么是责任链模式？

职责链模式的定义：

Avoid coupling the sender of a request to its receiver by giving more than one object a chance to handle the request.Chain the receiving objects and pass the request along the chain until an object handles it.（使多个对象都有机会处理请求，从而避免了请求的发送者和接受者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有对象处理它为止。）

责任链模式的重点是在“链”上，由一条链去处理相似的请求在链中决定谁来处理这个请求，并返回相应的结果，

通用类图如图16-1所示:

图16-1:责任链模式模式通用类图

设计模式—— 十六：责任链模式

责任链模式的核心在“链”上，“链”是由多个处理者ConcreteHandler组成的，包含如下几个角色：

● Handler（抽象处理者）：

抽象处理者实现三个职责：

一是定义一个请求的处理方法handleMessage，唯一对外开放的方法；
二是定义一个链的编排方法setNext，设置下一个处理者；
三是定义了具体的请求者必须实现的两个方法：定义自己能够处理的级别getHandlerLevel和具体的处理任务echo。

public abstract class Handler {
    private Handler nextHandler; // 每个处理者都必须对请求做出处理

    public final Response handleMessage(Request request) {
        Response response = null;
        // 判断是否是自己的处理级别
        if (this.getHandlerLevel().equals(request.getRequestLevel())) {
            response = this.echo(request);
        } else { // 不属于自己的处理级别
                    // 判断是否有下一个处理者
            if (this.nextHandler != null) {
                response = this.nextHandler.handleMessage(request);
            } else {
                // 没有适当的处理者，业务自行处理
            }
        }
        return response;
    }

    // 设置下一个处理者是谁
    public void setNext(Handler _handler) {
        this.nextHandler = _handler;
    }

    // 每个处理者都有一个处理级别
    protected abstract Level getHandlerLevel();

    // 每个处理者都必须实现处理任务
    protected abstract Response echo(Request request);
}

在处理者中涉及三个类：Level类负责定义请求和处理级别，Request类负责封装请求，Response负责封装链中返回的结果，该三个类都需要根据业务产生，可以在实际应用中完成相关的业务填充:

public class Level {
    //定义一个请求和处理等级
}

public class Request {
    //请求的等级 
    public Level getRequestLevel(){ return null; }
}

public class Response {
    //处理者返回的数据
}

● ConcreteHandler（具体处理者）:

public class ConcreteHandler1 extends Handler{

    /**
     * 设置自己的处理级别
     */
    @Override
    protected Level getHandlerLevel() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return null;
    }

    /**
     * 定义自己的处理逻辑
     */
    @Override
    protected Response echo(Request request) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return null;
    }

}

定义了三个处理者，代码都是一样，此处不重复贴出。

● Client（客户端）：在客户端或高层模块中对链进行组装，并传递请求，返回结果。

public class Client {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        //声明所有的处理节点
        Handler handler1 = new ConcreteHandler1(); 
        Handler handler2 = new ConcreteHandler2(); 
        Handler handler3 = new ConcreteHandler3(); 
        //设置链中的阶段顺序1-->2-->3 
        handler1.setNext(handler2); 
        handler2.setNext(handler3); 
        //提交请求，返回结果 
        Response response = handler1.handleMessage(new Request());
    }

}

在实际应用中，一般会有一个封装类对责任模式进行封装，也就是替代Client类，直接返回链中的第一个处理者，具体链的设置不需要高层次模块关系，这样，更简化了高层次模块的调用，减少模块间的耦合，提高系统的灵活性。

为什么要用责任链模式

这里有一个业务场景，在万恶的封建社会，女子讲究“三从四德”，“三从”是指“未嫁从父、既嫁从夫、夫死从子”。

不使用责任链模式

以批判的态度去分析这个业务场景，类图如下：

图16-2:腐朽的“三从”类图

设计模式—— 十六：责任链模式

IHandler是三个有决策权对象的接口，IWomen是女性的代码。下面是实现：

IWomen（妇女接口）：

public interface IWomen {
    //获得个人状况 
    public int getType(); 
    //获得个人请示 
    public String getRequest();
}

Women（妇女实现类）：

public class Women implements IWomen{
    /** 通过一个int类型的参数来描述妇女的个人状况 * 1--未出嫁 * 2--出嫁 * 3--夫死 */
    private int type = 0;
    // 妇女的请示
    private String request = "";

    // 构造函数传递过来请求
    public Women(int _type, String _request) {
        this.type = _type;
        this.request = _request;
    }

    // 获得自己的状况
    public int getType() {
        return this.type;
    }

    // 获得妇女的请求
    public String getRequest() {
        return this.request;
    }
}

IHandler（有处理权的人员接口）：

public interface IHandler {
    //一个女性（女儿、妻子或者母亲）要求逛街，你要处理这个请求 
    public void HandleMessage(IWomen women);
}

实现类：有处理权的人对妇女的请求进行处理，分别有三个实现类，在女儿没有出嫁之前父亲是有决定权的；在女性出嫁后，丈夫有决定权；在女性丧偶后，对母亲提出的请求儿子有决定权；

public class Father implements IHandler {
    // 未出嫁的女儿来请示父亲
    public void HandleMessage(IWomen women) {
        System.out.println("女儿的请示是：" + women.getRequest());
        System.out.println("父亲的答复是:同意");
    }
}

public class Husband implements IHandler {
    // 妻子向丈夫请示
    public void HandleMessage(IWomen women) {
        System.out.println("妻子的请示是：" + women.getRequest());
        System.out.println("丈夫的答复是：同意");
    }
}

public class Son implements IHandler {
    // 母亲向儿子请示
    public void HandleMessage(IWomen women) {
        System.out.println("母亲的请示是：" + women.getRequest());
        System.out.println("儿子的答复是：同意");
    }
}

场景类：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // 随机挑选几个女性
        Random rand = new Random();
        ArrayList<IWomen> arrayList = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            arrayList.add(new Women(rand.nextInt(4), "看戏"));
        }
        // 定义三个请示对象
        IHandler father = new Father();
        IHandler husband = new Husband();
        IHandler son = new Son();
        for (IWomen women : arrayList) {
            if (women.getType() == 1) {
                // 未结婚少女，请示父亲
                System.out.println("\n--------女儿向父亲请示-------");
                father.HandleMessage(women);
            } else if (women.getType() == 2) {
                // 已婚少妇，请示丈夫
                System.out.println("\n--------妻子向丈夫请示-------");
                husband.HandleMessage(women);
            } else if (women.getType() == 3) {
                // 母亲请示儿子
                System.out.println("\n--------母亲向儿子请示-------");
                son.HandleMessage(women);
            } else {
                // 暂时什么也不做
            }
        }
    }

}

首先是通过随机方法产生了5个古代妇女的对象，然后看她们是如何就看戏这件事去请示的，运行结果如下：

设计模式—— 十六：责任链模式

OK，业务已经实现了，但是明显这个业务实现是存在问题的。

● 职责界定不清晰

对女儿提出的请示，应该在父亲类中做出决定，父亲有责任、有义务处理女儿的请示，因此Father类应该是知道女儿的请求自己处理，而不是在Client类中进行组装出来，也就是说原本应该是父亲这个类做的事情抛给了其他类进行处理。

● 代码臃肿

我们在Client类中写了if…else的判断条件，而且能随着能处理该类型的请示人员越多，if…else的判断就越多。

● 耦合过重

这是什么意思呢，我们要根据Women的type来决定使用IHandler的那个实现类来处理请求。有一个问题是：如果IHandler的实现类继续扩展怎么办？如果修改Client类，那就违背了开闭原则。

● 异常情况欠考虑

妻子只能向丈夫请示吗？如果妻子（比如一个现代女性穿越到古代了，不懂什么“三从四德”）向自己的父亲请示了，父亲应该做何处理？我们的程序上可没有体现出来，逻辑失败了！

引入责任链模式

针对上面的问题，这时候就该考虑引入责任链模式了。

可以抽象成这样一个结构，女性的请求先发送到父亲类，父亲类一看是自己要处理的，就作出回应处理，如果女儿已经出嫁了，那就要把这个请求转发到女婿来处理，那女婿一旦去天国报道了，那就由儿子来处理这个请求，类似于如图16-3所示的顺序处理图：

图16-3:女性请示的顺序处理图

设计模式—— 十六：责任链模式

父亲、丈夫、儿子每个节点有两个选择：要么承担责任，做出回应；要么把请求转发到后序环节。

根据责任链模式，修改后的类图如下：

图16-4:使用责任链模式后的女子“三从”类图

设计模式—— 十六：责任链模式

实现如下：

改造后的Handler类：

public abstract class Handler {
    public final static int FATHER_LEVEL_REQUEST = 1;
    public final static int HUSBAND_LEVEL_REQUEST = 2;
    public final static int SON_LEVEL_REQUEST = 3;
    // 能处理的级别
    private int level = 0;
    // 责任传递，下一个人责任人是谁
    private Handler nextHandler;

    // 每个类都要说明一下自己能处理哪些请求
    public Handler(int _level) {
        this.level = _level;
    }

    // 一个女性（女儿、妻子或者是母亲）要求逛街，你要处理这个请求
    public final void HandleMessage(IWomen women) {
        if (women.getType() == this.level) {
            this.response(women);
        } else if (this.nextHandler != null) {
            // 有后续环节，才把请求往后递送
            this.nextHandler.HandleMessage(women);
        } else {
            // 已经没有后续处理人了，不用处理了
            System.out.println("---没地方请示了，按不同意处理---\n");
        }
    }

    /** 如果不属于你处理的请求，你应该让她找下一个环节的人，如女儿出嫁了， * 还向父亲请示是否可以逛街，那父亲就应该告诉女儿，应该找丈夫请示 */
    public void setNext(Handler _handler) {
        this.nextHandler = _handler;
    }

//有请示那当然要回应
    protected abstract void response(IWomen women);
}

在这里也用到模板方法模式，在模板方法中判断请求的级别和当前能够处理的级别，如果相同则调用基本方法，做出反馈；如果不相等，则传递到下一个环节，由下一环节做出回应，如果已经达到环节结尾，则直接做不同意处理。基本方法response需要各个实现类实现，每个实现类只要实现两个职责：一是定义自己能够处理的等级级别；二是对请求做出回应。

三个实现类如下：三个实现类分别处理不同等级的请求

父亲类：

public class Father extends Handler {
    // 父亲只处理女儿的请求
    public Father() {
        super(Handler.FATHER_LEVEL_REQUEST);
    }

    // 父亲的答复
    protected void response(IWomen women) {
        System.out.println("--------女儿向父亲请示-------");
        System.out.println(women.getRequest());
        System.out.println("父亲的答复是:同意\n");
    }
}

丈夫类：

public class Husband extends Handler {
    // 丈夫只处理妻子的请求
    public Husband() {
        super(Handler.HUSBAND_LEVEL_REQUEST);
    }

//丈夫请示的答复 
    protected void response(IWomen women) {
        System.out.println("--------妻子向丈夫请示-------");
        System.out.println(women.getRequest());
        System.out.println("丈夫的答复是：同意\n");
    }
}

儿子类：

public class Son extends Handler {
    // 儿子只处理母亲的请求
    public Son() {
        super(Handler.SON_LEVEL_REQUEST);
    }

    // 儿子的答复
    protected void response(IWomen women) {
        System.out.println("--------母亲向儿子请示-------");
        System.out.println(women.getRequest());
        System.out.println("儿子的答复是：同意\n");
    }
}

Women类的接口没有任何变化
实现类稍微有些变化：为了展示结果清晰一点，输出请求的来源

public class Women implements IWomen {
    /**
     * 通过一个int类型的参数来描述妇女的个人状况 1--未出嫁 * 2--出嫁 * 3--夫死
     */
    private int type = 0;
    // 妇女的请示
    private String request = "";

    // 构造函数传递过来请求
    public Women(int _type, String _request) {
        this.type = _type; // 为了便于显示，在这里做了点处理
        switch (this.type) {
        case 1:
            this.request = "女儿的请求是：" + _request;
            break;
        case 2:
            this.request = "妻子的请求是：" + _request;
            break;
        case 3:
            this.request = "母亲的请求是：" + _request;
        }
    }

    // 获得自己的状况
    public int getType() {
        return this.type;
    }

    // 获得妇女的请求
    public String getRequest() {
        return this.request;
    }
}

场景类：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 随机挑选几个女性
        Random rand = new Random();
        ArrayList<IWomen> arrayList = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            arrayList.add(new Women(rand.nextInt(4), "我要看戏"));
        }
        // 定义三个请示对象
        Handler father = new Father();
        Handler husband = new Husband();
        Handler son = new Son();
        // 设置请示顺序
        father.setNext(husband);
        husband.setNext(son);
        for (IWomen women : arrayList) {
            father.HandleMessage(women);
        }
    }
}

在Client中设置请求的传递顺序，先向父亲请示，不是父亲应该解决的问题，则由父亲传递到丈夫类解决，若不是丈夫类解决的问题则传递到儿子类解决，最终的结果必然有一个返回，其运行结果如下所示：

设计模式—— 十六：责任链模式

业务调用类Client不用再去做判断到底是需要谁去处理，而且Handler抽象类的子类可以继续增加下去，只需要扩展传递链而已，调用类可以不用了解变化过程，甚至是谁在处理这个请求都不用知道。

责任链模式优缺点

责任链模式优点

责任链模式使得一个对象无须知道是其他哪一个对象处理其请求，对象仅需知道该请求会被处理即可，接收者和发送者都没有对方的明确信息，且链中的对象不需要知道链的结构，由客户端负责链的创建，降低了系统的耦合度。
请求处理对象仅需维持一个指向其后继者的引用，而不需要维持它对所有的候选处理者的引用，可简化对象的相互连接。
在给对象分派职责时，职责链可以给我们更多的灵活性，可以通过在运行时对该链进行动态的增加或修改来增加或改变处理一个请求的职责。
在系统中增加一个新的具体请求处理者时无须修改原有系统的代码，只需要在客户端重新建链即可，从这一点来看是符合“开闭原则”的。

责任链模式缺点

由于一个请求没有明确的接收者，那么就不能保证它一定会被处理，该请求可能一直到链的末端都得不到处理；一个请求也可能因职责链没有被正确配置而得不到处理。
对于比较长的职责链，请求的处理可能涉及到多个处理对象，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。
如果建链不当，可能会造成循环调用，将导致系统陷入死循环。

责任链模式应用场景

在以下情况下可以考虑使用职责链模式：

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待运行时刻再确定，客户端只需将请求提交到链上，而无须关心请求的处理对象是谁以及它是如何处理的。
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。
可动态指定一组对象处理请求，客户端可以动态创建职责链来处理请求，还可以改变链中处理者之间的先后次序。

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什么是责任链模式？

为什么要用责任链模式

不使用责任链模式

引入责任链模式

责任链模式优缺点

责任链模式优点

责任链模式缺点

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