详解设计模式之责任链

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引言

顾名思义,责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式给予请求的类型,对请求的发送者和接收者进行解耦。这种类型的设计模式属于行为型模式。

换个说法, 将请求的发送和接收解耦,让多个接收对象都有机会处理这个请求。将这些接收对象串成一条链,并沿着这条链传递这个请求,直到链上的某个接收对象能够处理它为止。 以上定义来自《设计模式之美》。

在这种模式中,通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求,那么它会把相同的请求传给下一个接收者,依此类推。

介绍

意图: 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。

主要解决: 职责链上的处理者负责处理请求,客户只需要将请求发送到职责链上即可,无须关心请求的处理细节和请求的传递,所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。

何时使用: 在处理消息的时候以过滤很多道。

如何解决: 拦截的类都实现统一接口。

关键代码: Handler 里面聚合它自己,在 HandlerRequest 里判断是否合适,如果没达到条件则向下传递,向谁传递之前 set 进去。

应用实例:

  • 红楼梦中的"击鼓传花"。
  • JS 中的事件冒泡。
  • JAVA WEB 中 Apache Tomcat 对 Encoding 的处理,Struts2 的拦截器,jsp servlet 的 Filter。

优点:

  • 将请求与处理解耦
  • 请求处理者(链路中的节点)只需关注自己感兴趣的请求进行处理,对于不感兴趣或者无法处理的请求直接转发给下一个处理者
  • 具备链式传递请求的功能,请求发送者无需知晓链路结构,只需等待请求处理结果
  • 链路结构灵活,可以通过改变链路结构动态的新增或者删减责任
  • 易于扩展新的请求处理类,符合开闭原则

缺点:

  • 如果责任链的链路太长或者处理时间过程,会影响性能。
  • 如果节点对象存在循环引用时,会造成死循环,导致系统崩溃

使用场景:  

  • 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由运行时刻自动确定。
  • 在不明确指定接收者的情况下,向多个对象中的一个提交一个请求。
  • 可动态指定一组对象处理请求。

纯的责任链模式:

  • 一个具体处理者对象要么承担全部责任,要么将责任推给下个处理者,不允许出现某一个具体处理者对象在承担了一部分或全部责任后又将责任向下传递的情况。
  • 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

不纯的责任链模式:

  • 允许某个请求被一个具体处理者部分处理后再向下传递,其后继处理者可以继续处理该请求
  • 一个请求可以最终不被任何处理者对象所接收

模式的结构

职责链模式主要包含以下角色。

  • 抽象处理者(Handler)角色:定义一个处理请求的接口,包含抽象处理方法和一个后继连接。
  • 具体处理者(Concrete Handler)角色:实现抽象处理者的处理方法,判断能否处理本次请求,如果可以处理请求则处理,否则将该请求转给它的后继者。
  • 客户类(Client)角色:创建处理链,并向链头的具体处理者对象提交请求,它不关心处理细节和请求的传递过程。

UML图

image.png

责任链的传统实现

我们创建抽象类 AbstractLogger,带有详细的日志记录级别。然后我们创建三种类型的记录器,都扩展了 AbstractLogger。每个记录器消息的级别是否属于自己的级别,如果是则相应地打印出来,否则将不打印并把消息传给下一个记录器。如下图:

image.png

步骤 1

创建抽象的记录器类。

AbstractLogger.java

public abstract class AbstractLogger {
    public static int INFO = 1;
    public static int DEBUG = 2;
    public static int ERROR = 3;
    protected int level;
    //责任链中的下一个元素 
    protected AbstractLogger nextLogger;

    public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger) {
        this.nextLogger = nextLogger;
    }

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

    abstract protected void write(String message);
}

步骤 2

创建扩展了该记录器类的实体类。

ConsoleLogger.java

public class ConsoleLogger extends AbstractLogger {
    public ConsoleLogger(int level) {
        this.level = level;
    }

    @Override
    protected void write(String message) {
        System.out.println("Standard Console::Logger: " + message);
    }
}

ErrorLogger.java

public class ErrorLogger extends AbstractLogger {
    public ErrorLogger(int level) {
        this.level = level;
    }

    @Override
    protected void write(String message) {
        System.out.println("Error Console::Logger: " + message);
    }
}

FileLogger.java

public class FileLogger extends AbstractLogger {
    public FileLogger(int level) {
        this.level = level;
    }

    @Override
    protected void write(String message) {
        System.out.println("File::Logger: " + message);
    }
}

步骤 3

创建不同类型的记录器。赋予它们不同的错误级别,并在每个记录器中设置下一个记录器。每个记录器中的下一个记录器代表的是链的一部分。

ChainPatternDemo.java

public class ChainPatternDemo {

    private static AbstractLogger getChainOfLoggers(){

        AbstractLogger errorLogger = new ErrorLogger(AbstractLogger.ERROR);
        AbstractLogger fileLogger = new FileLogger(AbstractLogger.DEBUG);
        AbstractLogger consoleLogger = new ConsoleLogger(AbstractLogger.INFO);

        errorLogger.setNextLogger(fileLogger);
        fileLogger.setNextLogger(consoleLogger);

        return errorLogger;
    }

    public static void main(String[] args) {
        AbstractLogger loggerChain = getChainOfLoggers();

        loggerChain.logMessage(AbstractLogger.INFO, "This is an information.");

        loggerChain.logMessage(AbstractLogger.DEBUG,
                "This is a debug level information.");

        loggerChain.logMessage(AbstractLogger.ERROR,
                "This is an error information.");
    }
}

步骤 4

执行程序,输出结果:

Standard Console::Logger: This is an information.
File::Logger: This is a debug level information.
Standard Console::Logger: This is a debug level information.
Error Console::Logger: This is an error information.
File::Logger: This is an error information.
Standard Console::Logger: This is an error information.

责任链与Spring结合的实现方式

依赖两个重要的注解:

@Component: @Component是spring中的一个注解,它的作用就是实现bean的注入;把普通pojo实例化到spring容器中,相当于配置文件中的,泛指各种组件,就是说当我们的类不属于各种归类的时候(不属于@Controller、@Services等的时候),我们就可以使用@Component来标注这个类。

@Order: @Order 注解用来声明组件的顺序,值越小,优先级越高,越先被执行/初始化。

实现思路:

  • 1.首先我们定义一个接口,在这个接口中定义一个统一的处理方法;
  • 2.定义子类实现这个接口和重写这个统一的方法;
  • 3.在每个子类中用@Component和@Order注解修饰;
  • 4.外层调用该业务逻辑时,只需用@Resource或@Autowired注入一个List,这个List里放的是第一步定义好的接口,在具体业务调用时,只需foreach即可;

UML类图:

BaseOrderDataMessageHandler.png

@Resource
private List<BaseOrderDataMessageHandler> orderDataMessageHandlerList;

for (BaseOrderDataMessageHandler handler : orderDataMessageHandlerList) {
    if (!handler.action(message)) {
        return;
    }

}