Java行为型模式---责任链模式

责任链模式基础概念

责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)是一种行为型设计模式,其核心思想是将请求的发送者和接收者解耦,使多个对象都有机会处理请求。这些对象连接成一条链,请求沿着链传递,直到有一个对象处理它为止。责任链模式允许动态地组合处理者,增加系统的灵活性和可扩展性。

责任链模式的核心组件

  1. 抽象处理者(Handler) - 定义处理请求的接口,通常包含一个指向下一个处理者的引用和处理请求的抽象方法。
  2. 具体处理者(ConcreteHandler) - 实现抽象处理者接口,处理请求或转发给下一个处理者。
  3. 客户端(Client) - 创建处理者链并向链头提交请求,无需关心请求的具体处理过程。

责任链模式的实现

下面通过一个请假审批的例子展示责任链模式的实现:

// 1. 抽象处理者
abstract class Approver {
    protected Approver successor;  // 指向下一个处理者
    
    public void setSuccessor(Approver successor) {
        this.successor = successor;
    }
    
    // 处理请求的抽象方法
    public abstract void processRequest(LeaveRequest request);
}

// 2. 具体处理者 - 项目经理
class ProjectManager extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(LeaveRequest request) {
        if (request.getDays() <= 3) {
            System.out.println("项目经理批准了" + request.getName() + "的" + request.getDays() + "天请假申请");
        } else if (successor != null) {
            successor.processRequest(request);  // 转发请求
        }
    }
}

// 3. 具体处理者 - 部门经理
class DepartmentManager extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(LeaveRequest request) {
        if (request.getDays() <= 7) {
            System.out.println("部门经理批准了" + request.getName() + "的" + request.getDays() + "天请假申请");
        } else if (successor != null) {
            successor.processRequest(request);  // 转发请求
        }
    }
}

// 4. 具体处理者 - CEO
class CEO extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(LeaveRequest request) {
        if (request.getDays() > 7) {
            System.out.println("CEO批准了" + request.getName() + "的" + request.getDays() + "天请假申请");
        } else if (successor != null) {
            successor.processRequest(request);  // 转发请求
        }
    }
}

// 5. 请求类
class LeaveRequest {
    private String name;  // 请假人姓名
    private int days;     // 请假天数
    
    public LeaveRequest(String name, int days) {
        this.name = name;
        this.days = days;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public int getDays() {
        return days;
    }
}

// 6. 客户端代码
public class ChainOfResponsibilityPatternClient {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建处理者
        Approver projectManager = new ProjectManager();
        Approver departmentManager = new DepartmentManager();
        Approver ceo = new CEO();
        
        // 组装责任链
        projectManager.setSuccessor(departmentManager);
        departmentManager.setSuccessor(ceo);
        
        // 提交请求
        LeaveRequest request1 = new LeaveRequest("张三", 2);
        LeaveRequest request2 = new LeaveRequest("李四", 5);
        LeaveRequest request3 = new LeaveRequest("王五", 10);
        
        projectManager.processRequest(request1);
        projectManager.processRequest(request2);
        projectManager.processRequest(request3);
    }
}

责任链模式的变体

  1. 纯责任链 - 每个处理者要么处理请求,要么完全不处理(转发给下一个),请求必须被某个处理者处理。
  2. 不纯责任链 - 处理者可以部分处理请求后继续转发,请求可能被多个处理者处理。

例如,Servlet Filter 是不纯责任链的典型应用:

public interface Filter {
    void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain);
}

public interface FilterChain {
    void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response);
}

// 具体Filter实现
public class AuthFilter implements Filter {
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) {
        // 前置处理(如身份验证)
        chain.doFilter(request, response);  // 转发给下一个Filter
        // 后置处理(如日志记录)
    }
}

责任链模式的应用场景

  1. 多级审批系统 - 如请假、报销等需要多级审批的流程
  2. 事件处理机制 - 如 GUI 中的事件冒泡,一个事件可能被多个组件处理
  3. 拦截器 / 过滤器链 - 如 Servlet Filter、Spring Interceptor 等
  4. 请求过滤系统 - 如防火墙规则、权限验证链
  5. 异常处理链 - 不同类型的异常由不同的处理器处理

责任链模式的优缺点

优点

  • 解耦发送者和接收者 - 请求的发送者无需知道哪个对象处理请求,降低耦合度
  • 动态组合处理者 - 可以在运行时动态调整处理者链的顺序和组成
  • 符合开闭原则 - 可以轻松添加新的处理者而不修改现有代码
  • 简化对象职责 - 每个处理者只需关注自己的职责,提高代码复用性
  • 增强灵活性 - 可以根据需要灵活配置处理链的长度和处理逻辑

缺点

  • 请求处理不确定 - 请求可能直到链的末尾都没有被处理,需要设置默认处理者
  • 性能问题 - 长链可能影响系统性能,尤其是递归调用时
  • 调试困难 - 责任链的行为可能难以理解和调试,尤其是链较长时
  • 设置链复杂 - 客户端需要正确配置处理链,否则可能导致处理异常

使用责任链模式的注意事项

  1. 避免循环引用 - 确保责任链中没有循环引用,否则会导致无限循环
  2. 设置默认处理者 - 为链的末尾添加默认处理者,确保请求不被遗漏
  3. 控制链的长度 - 过长的链会降低性能,建议控制链的长度
  4. 考虑处理顺序 - 处理者的顺序可能影响请求的处理结果,需合理设计
  5. 结合其他模式 - 责任链模式常与组合模式结合,形成树形责任链
  6. 日志记录 - 在处理链中添加日志记录,便于调试和监控

总结

责任链模式通过将请求的处理者组织成一条链,实现了请求的发送者和接收者之间的解耦。它允许动态地组合处理者,使系统更加灵活和可扩展。在实际开发中,责任链模式常用于多级审批、请求过滤、事件处理等场景。合理使用责任链模式可以提高代码的可维护性和复用性,但需要注意链的长度和处理顺序对系统性能的影响。

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