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前言

對于已經(jīng)工作了的小伙伴，你應(yīng)該是見過"責(zé)任鏈"這種面向?qū)ο蟮脑O(shè)計模式的，還在上學(xué)的小伙伴也不用著急，你遲早會接觸到的。本文旨在讓小白同學(xué)和不太熟悉責(zé)任鏈的朋友能夠迅速對這一設(shè)計模式有一個大致的了解。

在我們的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常有這樣的場景：一個任務(wù)、事務(wù)、流程等都需要很多不同的步驟，來完成不同的計算或者收集不同的數(shù)據(jù)。

為了維護(hù)一個比較復(fù)雜，有時甚至是對順序敏感的任務(wù)流程，我們經(jīng)常在代碼的編寫和設(shè)計上采用"責(zé)任鏈"設(shè)計模式。

究竟什么是"責(zé)任鏈"呢?咱們看下面這個例子。

例子

假設(shè)你也"穿越"到了清朝，是會寫代碼的和珅和中堂，皇上馬上要南巡。請你用代碼封裝并模擬"乾隆下江南"這件事。

你要怎么安排萬歲爺?shù)男谐?要知道這可是個大工程，中間可不能有差錯，一旦出了什么岔子可是要掉腦袋的 ??

但皇上又是性情中人，行程可能經(jīng)常更改，甚至半路就微服私訪。

所以我們在伺候皇上下江南的時候，既得讓皇上的行程有序進(jìn)行，又要盡量適應(yīng)圣上由于一時興起而可能做出的變化。

怎么設(shè)計呢?如果把皇上的行程都寫在一起執(zhí)行，有兩個不好的地方：

行程太多，而且全都事關(guān)重大，這么遠(yuǎn)的路，全都要你一個人打理，哪里一不注意出了亂子，腦袋就要搬家;

行程多，所以增改起來太麻煩，一旦有改動圣上的行程表容易亂。畢竟行程寫在一起，好似 一堆亂麻，條理不清。

所以問題來啦，和大人您可怎么排圣上的行程呢?

和大人莫急，看看地圖我們就知道，乾隆從北京到杭州要順序經(jīng)過直隸、山東、江蘇、浙江四省(基本就是現(xiàn)在京滬高鐵的路子):

這樣和大人就可以按省把任務(wù)大致劃分為四個部分，責(zé)成四省的官員們分擔(dān)這一個大工程，把他們應(yīng)盡的的責(zé)任連成一個有序的鏈條，然后依次讓他們執(zhí)行伺候皇上的任務(wù)。

這樣一來解決了行程過于豐富，和大人一個人安排不過來的問題，二來保證了各個步驟的靈活安排(后面的例子講)，三來哪一步出了問題還便于問責(zé)(甩鍋，否則全是自己的錯)。

好了，說了這么多，現(xiàn)在切入技術(shù)層面。

設(shè)計

Step1:

首先總結(jié)一下我們所研究的問題中的名詞，來確定大概需要哪些類：

皇帝(乾隆)

行程的管理者(和中堂)

各省官員(具體干活的公仆們)

Step2:

再來確定各個類之間的關(guān)系：

最容易看出來的是各省官員是同僚關(guān)系，他們都要接待乾隆，只是在皇上南巡的過程中出場順序和做的具體接待行為不一樣，比如：

• 直隸總督會帶乾隆去避暑山莊，
• 山東巡撫會張羅著皇上祭拜孔廟，
• 蘇州織造讓皇上游覽園林，
• 而杭州知州就帶著皇上去西湖蘇堤。

這里告訴大家 OOD 中一個優(yōu)化設(shè)計的小口訣：變化的抽接口，相同的建模版。

所以我們在這里面對官員們不同的行為，最好把他們抽象成接口或者抽象類，這里我們采用官員(Official) 這個抽象類。

而和大人作為總管，他既要掌握皇帝的動向，又要轄制各省官員，所以在類的層面上和大人(PrimeMinister)這個類就得有指向皇帝(Emperor)和官員列表的引用。

下面上 UML 圖。

UML 圖

各省同僚：

而你和大人，作為乾隆面前的紅人，得統(tǒng)籌安排皇帝的行程，既要挾持皇帝，又要掌管各省官員，讓他們有序地執(zhí)行任務(wù)：

責(zé)任鏈一般都至少有一個被處理的對象，作為參數(shù)傳入各個步驟，這里的乾隆就是這個被處理(伺候)的對象。

代碼

作為官員這個抽象類，我們考慮到實(shí)際情況，他要安排一個地方并陪同皇帝參觀、游覽，其實(shí)就是一句話：伺候皇上。

所以他有一個抽象方法 serve，接受皇帝(Emperor)這個對象

@Data 
public abstract class Official { 
    protected String title; 
 
    protected abstract void serve(Emperor emperor); 
 
    @Override 
    public String toString() { 
        return title; 
    } 
} 

這里為了區(qū)別不同的官員，我們還給了官員(Official)類一個成員變量 title。

Official 下面有具體實(shí)現(xiàn)的類，代表各省官員，他們自己有自己具體的方式去服務(wù)吾皇，比如直隸總督，他是這么干的：

public class HebeiOfficial extends Official { 
 
    public HebeiOfficial() { 
        this.title = "直隸總督"; 
    } 
 
    @Override 
    protected void serve(Emperor emperor) { 
        emperor.play(this, "避暑山莊"); 
    } 
} 

這里在 serve 里面完全讓參數(shù)"皇帝"自己決定怎么玩，(順便說句題外話，這種讓參數(shù)這個"外來的和尚"念經(jīng)的方式，在各種設(shè)計模式里很常見。如果把這里的 Emperor 換成 Comparator，相信很多小伙伴就感覺有點(diǎn)像策略模式了。而且"直隸總督"也可以在皇帝 play 之前或者之后分別做一些事情，這像不像用 JDK 的代理的時候中那個 InvocationHandler 對待 Method 的方式?或者 Spring 中對于 Aspect 的處理?另外在 Visitor 等設(shè)計模式中你也能看到這種寫法的身影)

其他官員的寫法類似，只是換個地方供皇帝游覽而已，參見后面的輸出結(jié)果，這里略。

而作為皇帝，乾隆只管著玩就好，當(dāng)然了，你和中堂可以安排當(dāng)?shù)氐墓賳T陪同，所以 皇帝類只有一個 play 方法，這里用一個字符串簡單表示去游覽的地方。

為了防止乾隆南下期間有人在北京"另立新君"(執(zhí)行 new Emperor())，這個"皇帝"對象的創(chuàng)建過程采用了單例模式，保證整個 JVM 里面就只有這么一個皇上，而且名字叫"乾隆"：

public class Emperor { 
    private static final Emperor INSTANCE = new Emperor("乾隆"); 
    private final String name; 
 
    private Emperor(String name) { 
        this.name = name; 
    } 
 
    public static Emperor getInstance() { 
        return INSTANCE; 
    } 
 
    public void play(Official official, String place){ 
        System.out.println(official.getTitle() + " 安排 " + name + "皇帝游覽了: " + place); 
    } 
} 

而你，和珅和大人，只需要按各省順序，合理安排好下面的官員，然后請出皇上并昭告天下：圣上下江南了，沿途各省小心伺候就好：

public class PrimeMinister { 
    private static List<Official> list = new ArrayList<>(); 
 
    public static void main(String[] args) { 
        // 下令沿途各省官員準(zhǔn)備好 
        list.add(new HebeiOfficial()); 
        list.add(new ShandongOfficial()); 
        list.add(new JiangsuOfficial()); 
        list.add(new ZhejiangOfficial()); 
        // 請出皇上 
        Emperor emperor = Emperor.getInstance(); 
        // 昭告天下：萬歲爺起駕下江南！沿途各省依次伺候圣上 
        System.out.println("乾隆下江南!"); 
        start(list, emperor); 
    } 
 
    private static void start(List<Official> officials, Emperor emperor) { 
        for (Official o : officials) { 
            o.serve(emperor); 
        } 
    } 
} 

看看，你的任務(wù)是不是簡明多了，只需要維護(hù)好這個沿途各省官員的花名冊即可。

更重要的是，你不用親自負(fù)責(zé)了，下面的人誰辦事不力，就要誰的腦袋!

只要自己的這個"花名冊"或者"行程表"沒寫錯，咱的腦袋就算保住啦。

而且各個官員的任務(wù)也比較單一，他們自己也更不容易出錯。下面是整個行程模擬的執(zhí)行情況：

乾隆下江南!

• 直隸總督 安排 乾隆皇帝游覽了: 避暑山莊
• 山東巡撫 安排 乾隆皇帝游覽了: 曲阜孔廟
• 蘇州織造 安排 乾隆皇帝游覽了: 蘇州園林
• 杭州知州 安排 乾隆皇帝游覽了: 西湖蘇堤

嗯，一切看上去似乎還不錯，各省官員按照順序，依次完成了任務(wù)，把萬歲爺伺候的還不錯，沒有什么異常狀況發(fā)生，總算松了口氣。

但是，現(xiàn)在來了個突發(fā)情況：皇上突然要求，在路過山東的時候加一個環(huán)節(jié)——大明湖畔三日游!

為啥要特意去那里?咱也不敢問吶!只管準(zhǔn)備就好。

幸好我們的行程又已經(jīng)有了大致框架，趕緊查，大明湖那里歸誰管，哦，濟(jì)南知府，就是他了!

現(xiàn)在只需把他也加到"花名冊"：責(zé)令濟(jì)南知府安排皇上在大明湖畔三天的行程，不得有誤，否則拿你試問!下面是和大人這邊要做的改動：

...以上略... 
   list.add(new HeibeiOfficial()); 
   // 加入濟(jì)南知府，讓他干活，他知道在大明湖畔該怎么玩 
   list.add(new JinanOfficial()); 
   list.add(new ShandongOfficial()); 
   list.add(new JiangsuOfficial()); 
   list.add(new ZhejiangOfficial()); 
   ...以下略... 

而另一邊濟(jì)南知府這里，他也是屬于官僚體制了(Official 的子類)，所以也要極盡所能，讓圣上在大明湖畔玩得開心：

public class JinanOfficial extends Official{ 
    public JinanOfficial() { 
        title = "濟(jì)南知府"; 
    } 
 
    @Override 
    protected void serve(Emperor emperor) { 
        emperor.play(this, "大明湖畔"); 
    } 
} 

再次執(zhí)行程序，模擬圣上的行程，結(jié)果輸出如下：

• 乾隆下江南!
• 直隸總督 安排 乾隆皇帝游覽了: 避暑山莊
• 濟(jì)南知府 安排 乾隆皇帝游覽了: 大明湖畔
• 山東巡撫 安排 乾隆皇帝游覽了: 曲阜孔廟
• 蘇州織造 安排 乾隆皇帝游覽了: 蘇州園林
• 杭州知州 安排 乾隆皇帝游覽了: 西湖蘇堤

嗯，這下總算又迎合了圣意，以后皇上再來什么其他的行程也不怕了(只要他不微服私訪，微服私訪您找紀(jì)曉嵐去啊，單一責(zé)任原則，專門的類干專門的事兒不是?)。

只要找到當(dāng)?shù)鼐唧w的官員，一紙命令：你給我極盡所能招待皇上，具體怎么招待，你看著辦，伺候不好萬歲爺，我要你腦袋!

當(dāng)然了，皇帝也可能臨時刪掉南巡中的某個環(huán)節(jié)，我們直接把它從行程列表中刪除就好，而且什么時候想再重新加進(jìn)來還可以隨時添加，做到了可以"靈活插拔"，把代碼的改動減到了最小，有新的業(yè)務(wù)邏輯加進(jìn)來的時候，只是做添加，這樣既不容易出錯，也確保了代碼的彈性擴(kuò)展，而且當(dāng)前責(zé)任鏈中的步驟，如果沒有狀態(tài)相關(guān)的信息的話，也可以被組裝到其他的責(zé)任鏈中。

如果是我們的真實(shí)項(xiàng)目，我們甚至可以把工作步驟的列表配置在 Spring Boot 的配置文件里，開啟流程的這個類，只要讀取配置，然后把各個步驟依次執(zhí)行。

這樣如果有修改只要改動配置文件即可，在 Java 代碼里無需任何改動。

總結(jié)與拓展

以上其實(shí)只是一個責(zé)任鏈模式最簡單的應(yīng)用，它是一個有序列表里面裝了各個任務(wù)的步驟，然后依次運(yùn)行到最后。

我們可以把它寫在自己的程序里，也可以把它抽象出來做成產(chǎn)品，讓其他人自由擴(kuò)展與配置，盡量減少重復(fù)制造輪子。

有很多工作流引擎便是這樣，比如 Activiti、Netflix 的 Conductor 等。不光這些，就連你 最常用的 SpringMVC 甚至是 Tomcat 都用到了責(zé)任鏈模式，只不過他們的責(zé)任鏈?zhǔn)请p向的，分別處理請求和響應(yīng)，而且他們的處理順序是剛好相反的，本質(zhì)上是用類似遞歸的方法正序倒序各遍歷了一次(Filter 或 Interceptor 的)數(shù)組。

另外在一些持續(xù)集成和持續(xù)部署的框架中，如 Jenkins，會有管道(Pipeline)的概念，當(dāng)你在做出 git push 提交代碼之后，會觸發(fā)整個流程開始一步步地運(yùn)作：拉取代碼(Checkout code)、構(gòu)建(Build)、測試(Test)等，直到部署(Deploy)完成并運(yùn)行腳本關(guān)閉舊版本的服務(wù)并啟動最新部署的服務(wù)。這個"流水線"(Pipeline)其實(shí)也是一個可以讓你用代碼腳本來配置的責(zé)任鏈。

沒有責(zé)任鏈模式的應(yīng)用，你甚至都無法運(yùn)行任何一個 Java 程序。因?yàn)轭惣虞d一般遵循"雙親委派"機(jī)制，實(shí)際上是用類似遞歸的方法正序和倒序各遍歷了一次 Classloader 類所構(gòu)成的鏈表(題外話，想把一個鏈表翻轉(zhuǎn)過來，可以參見齊姐之前寫過的：)，只不過其中的邏輯比較復(fù)雜，而且還應(yīng)用了"模板方法"這一設(shè)計模式。由于本文只是做一個責(zé)任鏈模式的簡單入門，這些不做過多展開了。

綜上，充分理解和應(yīng)用責(zé)任鏈設(shè)計模式，對我們的日常工作和閱讀源碼都很有幫助，能讓我們有效提高代碼的擴(kuò)展性和可讀性，希望對你也有所幫助。

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