设计模式 - 行为型 - 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）是一种行为型设计模式，通过将多个处理对象连接成链，允许请求沿链传递直至被处理，从而解耦请求发送者与接收者，提升系统灵活性和扩展性。以下是该模式的系统性解析：

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一、核心定义与设计目标

1. 定义
   责任链模式通过动态构建处理链，使多个对象都有机会处理请求，且请求的传递路径由链结构决定。其核心在于分离请求发起者与处理者，避免硬编码处理逻辑。例如，企业审批流程中，请假请求可能依次经过组长、部门经理、CEO逐级审批。

2. 设计目标

   • 解耦性：客户端无需知道具体处理者，只需将请求发送到链首。
   • 动态扩展：运行时灵活增删处理节点或调整链顺序。
   • 职责单一：每个处理者仅关注自身能处理的请求。

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二、模式结构与角色划分

1. 核心角色

   • 抽象处理者（Handler）：定义处理请求的接口，包含对下一处理者的引用（如 setNext() 方法）。
   • 具体处理者（ConcreteHandler）：实现处理逻辑，若无法处理则转发请求（如 Manager 类处理特定金额的报销）。
   • 客户端（Client）：初始化处理链并触发请求。

2. UML类图示例

+-------------------+          +-------------------+
|   Handler         |<|------|>| ConcreteHandlerA  |
| +handleRequest()  |          | +handleRequest()  |
+-------------------+          +-------------------+
       ▲                              ▲
       |                              |
+-------------------+          +-------------------+
| ConcreteHandlerB  |          | Client            |
+-------------------+          +-------------------+

3. 实现方式
   • 透明式：抽象处理者定义链管理方法，子类必须实现（可能引发冗余）。
   • 安全式：仅具体处理者实现链管理逻辑，减少接口负担。

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三、优缺点分析

优点

1. 低耦合：请求发送者与处理者完全解耦。
2. 高扩展性：新增处理节点无需修改现有代码。
3. 动态编排：可通过配置文件或数据库管理处理链顺序。

缺点

1. 性能损耗：长链可能导致请求传递延迟。
2. 请求遗漏：若链中无处理者响应请求，可能导致流程中断。

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四、适用场景

1. 多级审批系统
   • 请假、报销等需多层级审批的业务。
2. 日志处理系统
   • 根据日志级别（INFO、DEBUG、ERROR）选择处理节点。
3. 过滤器/拦截器链
   • Servlet Filter、Spring Interceptor 实现请求预处理。
4. 异常处理机制
   • 多层捕获异常并按优先级处理。

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五、实现示例（Java）

以日志系统为例，演示责任链模式：

// 抽象处理者：日志处理器
abstract class Logger {
    protected Logger next;
    protected int level;

    public void setNext(Logger next) { this.next = next; }

    public void logMessage(int level, String message) {
        if (this.level <= level) {
            write(message);
        }
        if (next != null) {
            next.logMessage(level, message);
        }
    }
    abstract protected void write(String message);
}

// 具体处理者：INFO级别日志
class InfoLogger extends Logger {
    public InfoLogger() { this.level = 1; }
    @Override protected void write(String message) {
        System.out.println("INFO: " + message);
    }
}

// 具体处理者：ERROR级别日志
class ErrorLogger extends Logger {
    public ErrorLogger() { this.level = 3; }
    @Override protected void write(String message) {
        System.out.println("ERROR: " + message);
    }
}

// 客户端构建链并触发请求
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Logger info = new InfoLogger();
        Logger error = new ErrorLogger();
        info.setNext(error);  // 链顺序：INFO → ERROR
        
        info.logMessage(2, "系统运行正常");  // 仅ERROR处理器响应
    }
}

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六、实际应用案例

1. Servlet Filter
   • 请求依次通过多个过滤器，如编码转换、权限校验。
2. Spring Security
   • 认证与授权责任链处理用户请求。
3. Java异常处理
   • try-catch 块按顺序捕获异常。

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七、与其他模式的对比

模式	核心差异
装饰器模式	叠加功能增强对象，而非传递请求
命令模式	封装请求为对象，责任链关注处理路径
中介者模式	集中协调交互，责任链分散处理逻辑

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八、总结

责任链模式通过动态链式处理机制，有效解决多对象协作处理请求的复杂性问题，尤其适用于流程化、多层级业务场景。其核心价值在于提升系统灵活性与可维护性，但需注意控制链长度以避免性能瓶颈。在实际开发中，合理利用配置文件管理处理链顺序（如XML或数据库），可进一步增强模式的实用性。