简说设计模式——职责链模式

一、什么是职责链模式

　　从文字角度出发，我们可以先将关注点放在“链”字上，很容易联想到链式结构，举个生活中常见的例子，击鼓传花游戏就是一个很典型的链式结构，所有人形成一条链，相互传递。而从另一个角度说，职责链就是所谓的多级结构，比如去医院开具病假条，普通医生只能开一天的证明，如果需要更多时常，则需将开具职责转交到上级去，上级医师只能开三天证明，如需更多时常，则需将职责转交到他的上级，以此类推，这就是一个职责链模式的典型应用。再比如公司请假，根据请假时常的不同，需要递交到的级别也不同，这种层级递进的关系就是一种多级结构。

　　职责链模式（Chain Of Responsibility），使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这个对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。UML结构图如下：

　　其中，Handler是抽象处理者，定义了一个处理请求的接口；ConcreteHandler是具体处理者，处理它所负责的请求，可访问它的后继者，如果可处理该请求就处理，否则就将该请求转发给它的后继者。

　　1. 抽象处理者

　　抽象处理者实现了三个职责：

• 定义一个请求的处理方法handlerMessage()，是唯一对外开放的方法
• 定义一个链的编排方式setNext()，用于设置下一个处理者
• 定义了具体的请求者必须实现的两个方法，即定义自己能够处理的级别的getHandlerLevel()方法及具体的处理任务echo()方法

public abstract class Handler {
    
    private Handler nextHandler;    //下一个处理者
    
    public final Response handlerMessage(Request request) {
        Response response = null;
        
        if(this.getHandlerLevel().equals(request.getRequestLevel())) {    //判断是否是自己的处理级别
            response = this.echo(request);
        } else {
            if(this.nextHandler != null) {    //下一处理者不为空
                response = this.nextHandler.handlerMessage(request);
            } else {
                //没有适当的处理者，业务自行处理
            }
        }
        
        return response;
    }
    
    //设定下一个处理者
    public void setNext(Handler handler) {
        this.nextHandler = handler;
    }
    
    //每个处理者的处理等级
    protected abstract Level getHandlerLevel();
    
    //每个处理者都必须实现的处理任务
    protected abstract Response echo(Request request);

}

　　2. 具体处理者

　　这里我们定义三个具体处理者，以便能组成一条链，ConcreteHandlerB及ConcreteHandlerC就不再赘述了。

public class ConcreteHandlerA extends Handler {

    @Override
    protected Level getHandlerLevel() {
        //设置自己的处理级别
        return null;
    }

    @Override
    protected Response echo(Request request) {
        //完成处理逻辑
        return null;
    }

}

　　3. Level类

　　Level类负责定义请求和处理级别，具体内容需根据业务产生。

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

　　4. Request类

　　Request类负责封装请求，具体内容需根据业务产生。

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

　　5. Response类

　　Response类负责封装链中返回的结果，具体内容需根据业务产生。

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

　　6. Client客户端

　　我们在场景类或高层模块中对类进行组装，并传递请求，返回结果。如下对三个具体处理者进行组装，按照1→2→3的顺序，并得出返回结果。

public class Client {
    
    public static void main(String[] args) {
        Handler handler1 = new ConcreteHandlerA();
        Handler handler2 = new ConcreteHandlerB();
        Handler handler3 = new ConcreteHandlerC();
        
        //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.handlerMessage(new Request());
    }

}

　　当然这是个未完成的模板，最终结果会因为 request.getRequestLevel() 为空而抛出异常，具体内容需根据业务逻辑进行编写。

 二、职责链模式的应用

　　1. 何时使用

• 处理消息时

　　2. 方法

• 拦截的类都实现同一接口

　　3. 优点

• 将请求和处理分开，实现解耦，提高系统的灵活性
• 简化了对象，使对象不需要知道链的结构

　　4. 缺点

• 性能会收到影响，特别是在链比较长的时候
• 调试不方便。采用了类似递归的方式，调试时逻辑可能比较复杂
• 不能保证请求一定被接收

　　5. 使用场景

• 有多个对象可以处理同一个请求
• 在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的提交请求
• 可动态指定一组对象处理请求

　　6. 应用实例

• 多级请求
• 击鼓传花
• 请假/加薪请求
• Java Web中Tomcat对Encoding的处理、拦截器

　　7. 注意事项

• 需控制链中最大节点数量，一般通过在Handler中设置一个最大节点数量，在setNext()方法中判断是否已经超过阀值，超过则不允许该链建立，避免出现超长链无意识地破坏系统性能

三、职责链模式的实现

　　我们就以请假/加薪为例，实现一个较为简单的职责链模式。UML图如下：

　　1. 抽象管理者

　　通过Manager抽象类管理所有管理者，setSuperior()方法用于定义职责链的下一级，即定义当前管理者的上级。

public abstract class Manager {
    
    protected String name;
    protected Manager superior;    //管理者的上级
    
    public Manager(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    //设置管理者的上级
    public void setSuperior(Manager superior) {
        this.superior = superior;
    }
    
    //申请请求
    public abstract void handlerRequest(Request request);

}

　　2. 具体管理者

　　经理类如下，只可批准两天以内的假期，其余请求将继续申请上级。

public class CommonManager extends Manager {

    public CommonManager(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void handlerRequest(Request request) {
        if (request.getRequestType().equals("请假") && request.getNumber() <= 2) {    //只能批准两天内的假期
            System.out.println(name + ":" + request.getRequestContent() + "，时长：" + request.getNumber() + "天，被批准");
        } else {    //其余请求申请上级
            if (superior != null) {
                superior.handlerRequest(request);
            }
        }
    }

}

　　总监类如下，只可批准五天以内的假期，其余请求将继续申请上级。

public class Majordomo extends Manager {

    public Majordomo(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void handlerRequest(Request request) {
        if (request.getRequestType().equals("请假") && request.getNumber() <= 5) {    //只能批准五天内的假期
            System.out.println(name + ":" + request.getRequestContent() + "，时长：" + request.getNumber() + "天，被批准");
        } else {    //其余请求申请上级
            if (superior != null) {
                superior.handlerRequest(request);
            }
        }        
    }

}

　　总经理类，可以批准任意时常的假期，并且可以批准是否加薪。

public class GeneralManager extends Manager {

    public GeneralManager(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void handlerRequest(Request request) {
        if (request.getRequestType().equals("请假")) {    //能批准任意时长的假期
            System.out.println(name + ":" + request.getRequestContent() + "，时长：" + request.getNumber() + "天，被批准");
        } else if (request.getRequestType().equals("加薪") && request.getNumber() <= 500) {
            System.out.println(name + ":" + request.getRequestContent() + "，金额：￥" + request.getNumber() + "，被批准");
        } else if (request.getRequestType().equals("加薪") && request.getNumber() > 500) {
            System.out.println(name + ":" + request.getRequestContent() + "，金额：￥" + request.getNumber() + "，再说吧");
        }
    }

}

　　3. 申请类

public class Request {
    
    private String requestType;    //申请类别
    private String requestContent;    //申请内容
    private int number;    //数量

    public String getRequestType() {
        return requestType;
    }

    public void setRequestType(String requestType) {
        this.requestType = requestType;
    }

    public String getRequestContent() {
        return requestContent;
    }

    public void setRequestContent(String requestContent) {
        this.requestContent = requestContent;
    }

    public int getNumber() {
        return number;
    }

    public void setNumber(int number) {
        this.number = number;
    }
    
}

 　　4. Client客户端

　　下面测试几组数据。

public class Client {
    
    public static void main(String[] args) {
        CommonManager commonManager = new CommonManager("尼古拉斯·经理");
        Majordomo majordomo = new Majordomo("尼古拉斯·总监");
        GeneralManager generalManager = new GeneralManager("尼古拉斯·总经理");
        
        //设置上级
        commonManager.setSuperior(majordomo);
        majordomo.setSuperior(generalManager);
        
        Request request = new Request();
        request.setRequestType("请假");
        request.setRequestContent("adam请假");
        request.setNumber(1);
        commonManager.handlerRequest(request);
        
        Request request2 = new Request();
        request2.setRequestType("请假");
        request2.setRequestContent("adam请假");
        request2.setNumber(4);
        commonManager.handlerRequest(request2);
        
        Request request3 = new Request();
        request3.setRequestType("加薪");
        request3.setRequestContent("adam请求加薪");
        request3.setNumber(500);
        commonManager.handlerRequest(request3);
        
        Request request4 = new Request();
        request4.setRequestType("加薪");
        request4.setRequestContent("adam请求加薪");
        request4.setNumber(1000);
        commonManager.handlerRequest(request4);
    }

}

 　　运行结果如下：

　　

　　源码地址：https://gitee.com/adamjiangwh/GoF