设计模式系列29—责任链模式

1 责任链模式的定义与特点

在现实生活中,常常会出现这样的事例:一个请求有多个对象可以处理,但每个对象的处理条件或权限不同。例如,公司员工请假,可批假的领导有部门负责人、副总经理、总经理等,但每个领导能批准的天数不同,员工必须根据自己要请假的天数去找不同的领导签名,也就是说员工必须记住每个领导的姓名、电话和地址等信息,这增加了难度。这样的例子还有很多,如找领导出差报销、生活中的“击鼓传花”游戏等。

首先来看一段代码:

public void test(int i, Request request){  
   if(i==1){  
       Handler1.response(request);  
   }else if(i == 2){  
       Handler2.response(request);  
   }else if(i == 3){  
       Handler3.response(request);  
   }else if(i == 4){  
       Handler4.response(request);  
   }else{  
       Handler5.response(request);  
   }  
}

代码的业务逻辑是这样的,方法有两个参数:整数i和一个请求request,根据i的值来决定由谁来处理request,如果i==1,由Handler1来处理,如果i==2,由Handler2来处理,以此类推。

在编程中,这种处理业务的方法非常常见,所有处理请求的类有if…else…条件判断语句连成一条责任链来对请求进行处理,相信大家都经常用到。这种方法的优点是非常直观,简单明了,并且比较容易维护,但是这种方法也存在着几个比较令人头疼的问题:

  • 代码臃肿:实际应用中的判定条件通常不是这么简单地判断是否为1或者是否为2,也许需要复杂的计算,也许需要查询数据库等等,这就会有很多额外的代码,如果判断条件再比较多,那么这个if…else…语句基本上就没法看了。

  • 耦合度高:如果我们想继续添加处理请求的类,那么就要继续添加else if判定条件;另外,这个条件判定的顺序也是写死的,如果想改变顺序,那么也只能修改这个条件语句。

在计算机软硬件中也有相关例子,如总线网中数据报传送,每台计算机根据目标地址是否同自己的地址相同来决定是否接收;还有异常处理中,处理程序根据异常的类型决定自己是否处理该异常;还有 Struts2 的拦截器、JSP 和 Servlet 的 Filter 等,所有这些,如果用责任链模式都能很好解决。

1.1 定义

责任链(Chain of Responsibility)模式的定义:为了避免请求发送者与多个请求处理者耦合在一起,将所有请求的处理者通过前一对象记住其下一个对象的引用而连成一条链;当有请求发生时,可将请求沿着这条链传递,直到有对象处理它为止,责任链模式也叫职责链模式

在责任链模式中,客户只需要将请求发送到责任链上即可,无须关心请求的处理细节和请求的传递过程,所以责任链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。

1.2 结构

通常情况下,可以通过数据链表来实现职责链模式的数据结构,职责链模式主要包含以下角色:

  • 抽象处理者(Handler)角色:定义一个处理请求的接口,包含抽象处理方法和一个后继连接。
  • 具体处理者(Concrete Handler)角色:实现抽象处理者的处理方法,判断能否处理本次请求,如果可以处理请求则处理,否则将该请求转给它的后继者。
  • 客户类(Client)角色:创建处理链,并向链头的具体处理者对象提交请求,它不关心处理细节和请求的传递过程。

其结构图如图 1 所示。客户端可按图 2 所示设置责任链。
图 1

图 2

2 责任链模式的优缺点

2.1 优点

责任链模式是一种对象行为型模式,其主要优点如下:

  • 降低了对象之间的耦合度。该模式使得一个对象无须知道到底是哪一个对象处理其请求以及链的结构,发送者和接收者也无须拥有对方的明确信息。
  • 增强了系统的可扩展性。可以根据需要增加新的请求处理类,满足开闭原则。
  • 增强了给对象指派职责的灵活性。当工作流程发生变化,可以动态地改变链内的成员或者调动它们的次序,也可动态地新增或者删除责任。
  • 责任链简化了对象之间的连接。每个对象只需保持一个指向其后继者的引用,不需保持其他所有处理者的引用,这避免了使用众多的 if 或者 if···else 语句。
  • 责任分担。每个类只需要处理自己该处理的工作,不该处理的传递给下一个对象完成,明确各类的责任范围,符合类的单一职责原则。

2.2 缺点

其主要缺点如下:

  • 不能保证每个请求一定被处理。由于一个请求没有明确的接收者,所以不能保证它一定会被处理,该请求可能一直传到链的末端都得不到处理。
  • 对比较长的职责链,请求的处理可能涉及多个处理对象,系统性能将受到一定影响。
  • 职责链建立的合理性要靠客户端来保证,增加了客户端的复杂性,可能会由于职责链的错误设置而导致系统出错,如可能会造成循环调用。

3 责任链模式的使用场景

前边已经讲述了关于责任链模式的结构与特点,下面介绍其应用场景,责任链模式通常在以下几种情况使用。

  • 有多个对象可以处理一个请求,哪个对象处理该请求由运行时刻自动确定。
  • 可动态指定一组对象处理请求,或添加新的处理者。
  • 在不明确指定请求处理者的情况下,向多个处理者中的一个提交请求。

4 责任链模式的实现

职责链模式的实现代码如下:

public class ChainOfResponsibilityPattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //组装责任链 
        Handler handler1=new ConcreteHandler1(); 
        Handler handler2=new ConcreteHandler2(); 
        handler1.setNext(handler2); 
        //提交请求 
        handler1.handleRequest("two");
    }
}
//抽象处理者角色
abstract class Handler
{
    private Handler next;
    public void setNext(Handler next)
    {
        this.next=next; 
    }
    public Handler getNext()
    { 
        return next; 
    }   
    //处理请求的方法
    public abstract void handleRequest(String request);       
}
//具体处理者角色1
class ConcreteHandler1 extends Handler
{
    public void handleRequest(String request)
    {
        if(request.equals("one")) 
        {
            System.out.println("具体处理者1负责处理该请求!");       
        }
        else
        {
            if(getNext()!=null) 
            {
                getNext().handleRequest(request);             
            }
            else
            {
                System.out.println("没有人处理该请求!");
            }
        } 
    } 
}
//具体处理者角色2
class ConcreteHandler2 extends Handler
{
    public void handleRequest(String request)
    {
        if(request.equals("two")) 
        {
            System.out.println("具体处理者2负责处理该请求!");       
        }
        else
        {
            if(getNext()!=null) 
            {
                getNext().handleRequest(request);             
            }
            else
            {
                System.out.println("没有人处理该请求!");
            }
        } 
    }
}

程序运行结果如下:

具体处理者2负责处理该请求!

5 责任链模式的常见问题

5.1 责任链模式的扩展

职责链模式存在以下两种情况。

  • 纯的职责链模式:一个请求必须被某一个处理者对象所接收,且一个具体处理者对某个请求的处理只能采用以下两种行为之一:自己处理(承担责任);把责任推给下家处理。
  • 不纯的职责链模式:允许出现某一个具体处理者对象在承担了请求的一部分责任后又将剩余的责任传给下家的情况,且一个请求可以最终不被任何接收端对象所接收
更新时间:2020-09-08 17:08:33

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