设计模式--责任链模式

设计模式 行为型模式

目录

本文的结构如下：

• 引言
• 什么是责任链模式
• 模式的结构
• 典型代码
• 代码示例
• 纯与不纯的责任链模式
• 优点和缺点
• 适用环境
• 模式应用

一、引言

现在的网络小说套路大概是这样的，小喽啰惹上主角，主角霸气侧漏，打跑了；小喽啰找来门中厉害的亲爹，亲爹上场，过了两招一看打不过，一起跑路；但这口气咽不下，一咬牙找来爷爷（一般是长老或者宗主），宗主那当然厉害了，主角打不过，狼狈逃命，下定功夫苦加修炼又或者奇遇连连，功力大增，杀上山门怒杀全宗，报仇雪恨。

这种自己打不过，找爸爸，爸爸打不过找爷爷的模式就是责任链模式。

二、什么是责任链模式

很多情况下，在一个软件系统中可以处理某个请求的对象不止一个，比如上面跟主角打架，小喽啰、小喽啰他爸、小喽啰他爷都可以跟主角打架，打不打得过不管（处不处理不管），主角沿着这条链进行传递，这条链就称为职责链。

职责链可以是一条直线、一个环或者一个树形结构，最常见的职责链是直线型，即沿着一条单向的链来传递请求。链上的每一个对象都是请求处理者，责任链模式可以将请求的处理者组织成一条链，并让请求沿着链传递，由链上的处理者对请求进行相应的处理，客户端无须关心请求的处理细节以及请求的传递，只需将请求发送到链上即可，实现请求发送者和请求处理者解耦。

责任链模式定义如下：

责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)：避免请求发送者与接收者耦合在一起，让多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。责任链模式是一种对象行为型模式。

三、模式的结构

责任链模式结构的核心在于引入了一个抽象处理者，责任链模式的UML类图如下：

在责任链模式结构图中包含如下几个角色：

• Handler（抽象处理者）：定义一个处理请求的接口，一般为抽象类，请求处理方法为抽象方法，不同的具体处理者实现具体的请求处理。因为每一个处理者的下家还是一个处理者，因此在抽象处理者中定义了一个抽象处理者类型的对象，作为其对下家的引用。通过该引用，处理者可以连成一条链。
• ConcreteHandler（具体处理者）：它是抽象处理者的子类，可以处理用户请求，在具体处理者类中实现了抽象处理者中定义的抽象请求处理方法，在处理请求之前需要进行判断，看是否有相应的处理权限，如果可以处理请求就处理它，否则将请求转发给后继者；在具体处理者中可以访问链中下一个对象，以便请求的转发。

要形成链式调用，关键在于每一个处理者中有一个下一个处理者的引用。

四、典型代码

抽象处理者是核心，典型代码如下：

public abstract class Handler {
    protected Handler successor;
    public void setSuccessor(){
        this.successor = successor;
    }
    public Handler getSuccessor(){
        return successor;
    }
    public abstract void handler(String condition);
}

具体处理者继承抽象处理者，主要作用有两个：第一是处理请求，如果能够处理就自己处理了；第二是转发请求，如果该请求超出了当前处理者类的权限，可以将该请求转发给下家。具体处理者类典型代码如下：

public class ConcreteHandlerA extends Handler {
    public void handler(String condition) {
        if ("conditionA".equals(condition)){
            System.out.println("处理请求");
        }else {
            System.out.println("转发请求");
            successor.handler(condition);
        }
    }
}
public class ConcreteHandlerB extends Handler {
    public void handler(String condition) {
        if ("conditionB".equals(condition)){
            System.out.println("处理请求");
        }else {
            System.out.println("转发请求");
            successor.handler(condition);
        }
    }
}

责任链模式并不创建职责链，职责链的创建工作必须由系统的其他部分来完成，一般是在使用该职责链的客户端中创建职责链。

五、代码示例

以引言中的找主角打架为例。

5.1、不用责任链模式

public class Protagonist {
    private int forceValue;//主角武力值
    private String name;
    private int age;
    public Protagonist(String name, int age, int forceValue) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.forceValue = forceValue;
    }
    public void setForceValue(int forceValue) {
        this.forceValue = forceValue;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public int getForceValue() {
        return forceValue;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
}
public class FightHandler {
    public void fightWith(Protagonist protagonist){
        if (protagonist.getForceValue() < 100){//主角武力值小于100，自己上
            selfFighting(protagonist);
        }else if (protagonist.getForceValue() < 200){//找爸爸
            fatherFighting(protagonist);
        }else if(protagonist.getForceValue() < 400){
            grandfatherFighting(protagonist);
        } else {
            togetherFighting(protagonist);
        }
    }
    private void  selfFighting(Protagonist protagonist){
        //todo
        System.out.println("我打得" + protagonist.getName() +"屁滚尿流，哭爹喊娘");
    }
    private void fatherFighting(Protagonist protagonist){
        //todo
        System.out.println("我爸打得" + protagonist.getName() +"屁滚尿流，哭爹喊娘");
    }
    private void grandfatherFighting(Protagonist protagonist){
        //todo
        System.out.println("我爷打得" + protagonist.getName() +"屁滚尿流，哭爹喊娘");
    }
    private void togetherFighting(Protagonist protagonist){
        //todo
        System.out.println("我们一起打得" + protagonist.getName() +"屁滚尿流，哭爹喊娘");
    }
}

看到这段代码，相信都会发现一些问题存在：

• FightHandler类较为庞大，所有的打架方法都集中在这个类中，测试和维护不方便，也违背了“单一职责原则”。
• 加入主角生死间突然顿悟，武力值得到极大提升，想要找更厉害的人来和主角打架，又或者调整同主角打架的武力判断值，都需要修改源码，违背了“开闭原则”。
• 打架的流程固定，显示小喽啰自己上，再是他爸上，再是他爷上，如果一开始就他爷上（说不定主角死，全书完），需要修改源码，不灵活。

5.2、使用责任链模式

先定义抽象处理者：

public abstract class FightHandler {
    protected FightHandler successor;
    public void setSuccessor(FightHandler successor){
        this.successor = successor;
    }
    public abstract void fightWith(Protagonist protagonist);
}

几个具体处理者：

public class SelfFightHandler extends FightHandler {
    public void fightWith(Protagonist protagonist) {
        if (protagonist.getForceValue() < 100){
            //todo
            System.out.println("我打得" + protagonist.getName() +"屁滚尿流，哭爹喊娘");
        }else {
            successor.fightWith(protagonist);
        }
    }
}
public class FatherFightHandler extends FightHandler{
    public void fightWith(Protagonist protagonist) {
        if (protagonist.getForceValue() < 200){
            //todo
            System.out.println("我爸打得" + protagonist.getName() +"屁滚尿流，哭爹喊娘");
        }else {
            successor.fightWith(protagonist);
        }
    }
}
public class GrandfatherFightHandler extends FightHandler {
    public void fightWith(Protagonist protagonist) {
        if (protagonist.getForceValue() < 400){
            //todo
            System.out.println("我爷打得" + protagonist.getName() +"屁滚尿流，哭爹喊娘");
        }else {
            successor.fightWith(protagonist);
        }
    }
}
public class TogetherFightHandler extends FightHandler {
    public void fightWith(Protagonist protagonist) {
        if (protagonist.getForceValue() > 400){
            //todo
            System.out.println("我们一起打得" + protagonist.getName() +"屁滚尿流，哭爹喊娘");
        }else {
            successor.fightWith(protagonist);
        }
    }
}

客户端测试：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        FightHandler selfHandler = new SelfFightHandler();
        FightHandler fatherHandler = new FatherFightHandler();
        FightHandler grandfatherHandler = new GrandfatherFightHandler();
        FightHandler togetherHandler = new TogetherFightHandler();
        //创建职责链
        selfHandler.setSuccessor(fatherHandler);
        fatherHandler.setSuccessor(grandfatherHandler);
        grandfatherHandler.setSuccessor(togetherHandler);
        //主角
        Protagonist zxf = new Protagonist("张小凡", 12, 88);
        selfHandler.fightWith(zxf);
        Protagonist qf = new Protagonist("乔峰", 33, 188);
        selfHandler.fightWith(qf);
        Protagonist zbj = new Protagonist("猪八戒", 500, 288);
        selfHandler.fightWith(zbj);
    }
}

这时新增一个具体处理者只需要继承抽象处理者即可，由于链的创建过程由客户端负责，因此增加新的具体处理者类对原有类库无任何影响，无须修改已有类的源代码，符合“开闭原则”。

六、纯与不纯的责任链模式

责任链模式可分为纯的责任链模式和不纯的责任链模式两种：

6.1、纯的责任链模式

一个纯的责任链模式要求：

• 一个具体处理者对象只能在“处理请求”和“转发请求”中两选一。
• 一个请求必须被某一个处理者对象所接收，不能出现某个请求未被任何一个处理者对象处理的情况。

6.2、不纯的责任链模式

在一个不纯的责任链模式中则允许：

• 某个请求被一个具体处理者部分处理后再向下传递。
• 或者一个具体处理者处理完某请求后其后继处理者可以继续处理该请求。
• 或者一个请求可以最终不被任何处理者对象所接收。

纯的责任链模式的实际例子很难找到，一般看到的例子均是不纯的责任链模式的实现。

七、优点和缺点

7.1、优点

责任链模式的主要优点如下：

• 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。

7.2、缺点

责任链模式的主要缺点如下：

• 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。

八、适用环境

在以下情况下可以考虑使用责任链模式：

• 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。

九、模式应用

责任链设计模式（Chain of Responsibility）的应用有：Java Web中的过滤器链、Struts2中的拦截器栈。