一文搞懂設(shè)計模式—責(zé)任鏈模式
責(zé)任鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）是一種行為型設(shè)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?qū)⑵鋫鬟f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(kuò)展性。
簡介
責(zé)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(fù)責(zé)判斷自己能否處理該請求，如果可以則進(jìn)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(zé)任鏈上即可。
責(zé)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(jìn)行處理，否則將請求傳遞給下一個處理者。
通過責(zé)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(kuò)展。
使用場景
責(zé)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(zé)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(guān)注自己負(fù)責(zé)處理的請求，使得系統(tǒng)更加靈活和可擴(kuò)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(zé)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(guān)系。
- 處理請求的順序可變：責(zé)任鏈模式允許在運(yùn)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(yīng)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(quán)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(jié)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(jìn)行分類處理，如日志記錄、郵件通知、異常展示等。
責(zé)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(hù)性和可擴(kuò)展性。
優(yōu)缺點
優(yōu)點：
- 解耦發(fā)送者和接收者：責(zé)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(zé)任鏈上即可。
- 靈活動態(tài)的處理流程：通過配置責(zé)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(yùn)行時動態(tài)地改變處理的順序。
- 增強(qiáng)代碼的可擴(kuò)展性：由于責(zé)任鏈模式遵循開閉原則，新的處理者可以隨時被加入到責(zé)任鏈中，不需要修改已有代碼，提供了良好的擴(kuò)展性。
- 增強(qiáng)代碼的可維護(hù)性：每個處理者只需關(guān)注自己負(fù)責(zé)處理的請求，職責(zé)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(zé)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(zé)任鏈或者某個處理者沒有正確處理請求，可能會導(dǎo)致請求無法被處理。
- 性能問題：當(dāng)責(zé)任鏈過長或者請求在責(zé)任鏈中被頻繁傳遞時，可能會對性能產(chǎn)生影響。因此，在設(shè)計責(zé)任鏈時需要注意鏈的長度和處理的復(fù)雜度。
- 調(diào)試不方便：當(dāng)責(zé)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(fù)雜。
在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體情況評估責(zé)任鏈模式的優(yōu)缺點，并合理地選擇使用或者改進(jìn)這個模式。
責(zé)任鏈模式實現(xiàn)
要實現(xiàn)責(zé)任鏈模式，我們按照以下步驟進(jìn)行：
- 定義處理者接口（Handler），聲明處理方法，并添加設(shè)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(zé)任鏈，并將請求發(fā)送到責(zé)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(zé)任鏈模式處理請假申請：
步驟一：定義處理者接口（Handler）
/**
* <p>
* 責(zé)任鏈模式——抽象類處理器
* </p>
*/
public abstract class AbstractHandler {
/**
* 責(zé)任鏈中的下一個元素
*/
protected AbstractHandler nextHandler;
public AbstractHandler setNextChain(AbstractHandler nextHandler) {
this.nextHandler = nextHandler;
return nextHandler;
}
/**
* 責(zé)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(zé)任鏈，并將請求發(fā)送到責(zé)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。客戶端代碼創(chuàng)建了責(zé)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(jìn)行處理，否則傳遞給下一個處理者。
運(yùn)行以上代碼，輸出結(jié)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(wù)需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展和修改。
在使用責(zé)任鏈模式時，需要注意以下幾點：
- 確定責(zé)任鏈中的處理順序：要確保責(zé)任鏈中處理者的順序是正確的，以便能夠按照預(yù)期處理請求。處理者的順序可以在創(chuàng)建責(zé)任鏈時進(jìn)行設(shè)置。
- 避免出現(xiàn)循環(huán)引用：如果責(zé)任鏈中的處理者之間出現(xiàn)了循環(huán)引用，可能會導(dǎo)致請求無法被正確處理或進(jìn)入死循環(huán)。因此，在設(shè)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(shè)計責(zé)任鏈時要注意控制處理者的數(shù)量，避免責(zé)任鏈過長導(dǎo)致性能下降。可以根據(jù)實際需求合理劃分責(zé)任鏈，將相關(guān)的處理邏輯放在同一個處理者中，可以在 Handler 中設(shè)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(zé)任鏈中的處理者對象。這種優(yōu)化可以使責(zé)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(zé)任鏈模式——抽象類處理器
* </p>
*/
public abstract class AbstractHandler {
/**
* 責(zé)任鏈中的下一個元素
*/
protected AbstractHandler nextHandler;
private void setNextChain(AbstractHandler nextHandler) {
this.nextHandler = nextHandler;
}
/**
* 責(zé)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(zé)任鏈，并發(fā)送了一個請假申請。責(zé)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(gòu)建責(zé)任鏈，將處理者添加到責(zé)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(zé)任鏈的起始處理者。
Spring中使用責(zé)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(gòu)建責(zé)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(zé)任鏈構(gòu)建過程，簡化了代碼結(jié)構(gòu)；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(quán)衡考慮。
責(zé)任鏈模式的優(yōu)點在于其低耦合性、靈活性和可擴(kuò)展性，使得我們能夠更加輕松地管理和組織復(fù)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(yīng)用中根據(jù)具體需求合理運(yùn)用責(zé)任鏈模式，結(jié)合其他設(shè)計模式，以便在代碼結(jié)構(gòu)和可維護(hù)性上取得更好的效果。
