职责模式

想不到一个好的ID
113 阅读6分钟

1. 职责链模式的定义

职责链模式的英文翻译是 Chain Of Responsibility Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》中，它是这么定义的：

Avoid coupling the sender of a request to its receiver by giving more than one object a chance to handle the request. Chain the receiving objects and pass the request along the chain until an object handles it.

翻译成中文就是：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。

在职责链模式中，多个处理器（也就是刚刚定义中说的“接收对象”）依次处理同一个请求。一个请求先经过 A 处理器处理，然后再把请求传递给 B 处理器，B 处理器处理完后再传递给 C 处理器，以此类推，形成一个链条。链条上的每个处理器各自承担各自的处理职责，所以叫作职责链模式。

关于职责链模式，我们先来看看它的代码实现。结合代码实现，更容易理解它的定义.

第一种实现方式如下所示。其中，Handler 是所有处理器类的抽象父类，handle() 是抽象方法。每个具体的处理器类（HandlerA、HandlerB）的 handle() 函数的代码结构类似，如果它能处理该请求，就不继续往下传递；如果不能处理，则交由后面的处理器来处理（也就是调用 successor.handle()）。HandlerChain 类用数组而非链表来保存所有的处理器，并且需要在 HandlerChain 的 handle() 函数中，依次调用每个处理器的 handle() 函数。`

public interface IHandler {
  boolean handle();
}

public class HandlerA implements IHandler {
  @Override
  public boolean handle() {
    boolean handled = false;
    //...
    return handled;
  }
}

public class HandlerB implements IHandler {
  @Override
  public boolean handle() {
    boolean handled = false;
    //...
    return handled;
  }
}

public class HandlerChain {
  private List<IHandler> handlers = new ArrayList<>();
  public void addHandler(IHandler handler) {
    this.handlers.add(handler);
  }
  public void handle() {
    for (IHandler handler : handlers) {
      boolean handled = handler.handle();
      if (handled) {
        break;
      }
    }
  }
}

// 使用举例
public class Application {
  public static void main(String[] args) {
    HandlerChain chain = new HandlerChain();
    chain.addHandler(new HandlerA());
    chain.addHandler(new HandlerB());
    chain.handle();
  }
}

在 GoF 给出的定义中，如果处理器链上的某个处理器能够处理这个请求，那就不会继续往下传递请求。实际上，职责链模式还有一种变体，那就是请求会被所有的处理器都处理一遍，不存在中途终止的情况。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;


interface IHandler {
    void handle();
}

class HandlerA implements IHandler {
    @Override
    public void handle() {
        boolean handled = false;
        //...
    }
}

class HandlerB implements IHandler {
    @Override
    public void handle() {
        boolean handled = false;
        //...
    }
}

class HandlerChain {
    private List<IHandler> handlers = new ArrayList<>();

    void addHandler(IHandler handler) {
        this.handlers.add(handler);
    }

    void handle() {
        for (IHandler handler : handlers) {
            handler.handle();
        }
    }
}

// 使用举例
class Application {
    static void main(String[] args) {
        HandlerChain chain = new HandlerChain();
        chain.addHandler(new HandlerA());
        chain.addHandler(new HandlerB());
        chain.handle();
    }
}

2. 一个Demo

2.1 需求

编写一个程序完成学校OA系统的采购审批项目，采购员采购教学器材

  1. 如果金额小于等于5000，由教学主任审批
  2. 如果金额小于等于10000，由院长审批
  3. 如果金额小于等于30000，由副校长审批
  4. 如果金额30000以上，由校长审批

2.2 代码实现

package com.evan.responsibilitychain;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

@Data
@AllArgsConstructor
public class PurchaseRequest {

    private int type = 0;
    private float price = 0.0f;
    private int id = 0;
    
}

package com.evan.responsibilitychain;

public abstract class Approver {
    // 下一个处理者
    Approver approver;
    // 名字
    String name;

    public Approver(String name){
        this.name = name;
    }

    // 下一个处理者
    public void setApprover(Approver approver) {
        this.approver = approver;
    }

    // 处理审批请求的方法，得到一个请求
    public abstract void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest);
}

package com.evan.responsibilitychain;

/**
 * 教学主任
 */
public class DepartmentApprover extends Approver {

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

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if (purchaseRequest.getPrice() < 5000){
            System.out.println("请求编号id = "+purchaseRequest.getId()+"被"+this.name+"处理");
        }else{
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

package com.evan.responsibilitychain;

/**
 * 院长
 */
public class CollegeApprover extends Approver {

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

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if (purchaseRequest.getPrice() > 5000 && purchaseRequest.getPrice() <= 10000){
            System.out.println("请求编号id = "+purchaseRequest.getId()+"被"+this.name+"处理");
        }else{
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }

}

package com.evan.responsibilitychain;

/**
 * 副校长
 */
public class ViceSchoolMasterApprover extends Approver {

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

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if (purchaseRequest.getPrice() > 10000 && purchaseRequest.getPrice() < 30000) {
            System.out.println("请求编号id = " + purchaseRequest.getId() + "被" + this.name + "处理");
        } else {
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

package com.evan.responsibilitychain;

/**
 * 校长
 */
public class SchoolMasterApprover extends Approver {

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

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if (purchaseRequest.getPrice() > 30000) {
            System.out.println("请求编号id = " + purchaseRequest.getId() + "被" + this.name + "处理");
        }
    }
}

package com.evan.responsibilitychain;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个请求
        PurchaseRequest purchaseRequest = new PurchaseRequest(1,31000,1);

        // 创建相关的审批人
        DepartmentApprover departmentApprover = new DepartmentApprover("教学主任");
        CollegeApprover collegeApprover = new CollegeApprover("院长");
        ViceSchoolMasterApprover  viceSchoolMasterApprover = new ViceSchoolMasterApprover("副校长");
        SchoolMasterApprover schoolMasterApprover = new SchoolMasterApprover("校长");

        // 需要将各个审批级别的下一个审批人员设置好
        departmentApprover.setApprover(collegeApprover);
        collegeApprover.setApprover(viceSchoolMasterApprover);
        viceSchoolMasterApprover.setApprover(schoolMasterApprover);

        departmentApprover.processRequest(purchaseRequest);
        viceSchoolMasterApprover.processRequest(purchaseRequest);
    }
}

3. 过滤敏感词

对于支持 UGC（User Generated Content，用户生成内容）的应用（比如论坛）来说，用户生成的内容（比如，在论坛中发表的帖子）可能会包含一些敏感词（比如涉黄、广告、反动等词汇）。针对这个应用场景，我们就可以利用职责链模式来过滤这些敏感词。

对于包含敏感词的内容，我们有两种处理方式，一种是直接禁止发布，另一种是给敏感词打马赛克（比如，用 *** 替换敏感词）之后再发布。第一种处理方式符合 GoF 给出的职责链模式的定义，第二种处理方式是职责链模式的变体。

我们这里只给出第一种实现方式的代码示例，如下所示，并且，我们只给出了代码实现的骨架，具体的敏感词过滤算法并没有给出，你可以参看我的另一个专栏《数据结构与算法之美中多模式字符串匹配的相关章节自行实现。

public interface SensitiveWordFilter {
  boolean doFilter(Content content);
}

public class SexyWordFilter implements SensitiveWordFilter {
  @Override
  public boolean doFilter(Content content) {
    boolean legal = true;
    //...
    return legal;
  }
}

// PoliticalWordFilter、AdsWordFilter类代码结构与SexyWordFilter类似
public class SensitiveWordFilterChain {
  private List<SensitiveWordFilter> filters = new ArrayList<>();
    
  public void addFilter(SensitiveWordFilter filter) {
    this.filters.add(filter);
  }
    
  // return true if content doesn't contain sensitive words.
  public boolean filter(Content content) {
    for (SensitiveWordFilter filter : filters) {
      if (!filter.doFilter(content)) {
        return false;
      }
    }
    return true;
  }
}

public class ApplicationDemo {
  public static void main(String[] args) {
    SensitiveWordFilterChain filterChain = new SensitiveWordFilterChain();
    filterChain.addFilter(new AdsWordFilter());
    filterChain.addFilter(new SexyWordFilter());
    filterChain.addFilter(new PoliticalWordFilter());
    boolean legal = filterChain.filter(new Content());
      
    if (!legal) {
      // 不发表
    } else {
      // 发表
    }
  }
}

看了上面的实现，你可能会说，我像下面这样也可以实现敏感词过滤功能，而且代码更加简单，为什么非要使用职责链模式呢？这是不是过度设计呢？

public class SensitiveWordFilter {
  // return true if content doesn't contain sensitive words.
  public boolean filter(Content content) {
    if (!filterSexyWord(content)) {
      return false;
    }
    if (!filterAdsWord(content)) {
      return false;
    }
    if (!filterPoliticalWord(content)) {
      return false;
    }
    return true;
  }
  private boolean filterSexyWord(Content content) {
    //....
  }
  private boolean filterAdsWord(Content content) {
    //...
  }
  private boolean filterPoliticalWord(Content content) {
    //...
  }
}

我们前面多次讲过，应用设计模式主要是为了应对代码的复杂性，让其满足开闭原则，提高代码的扩展性。这里应用职责链模式也不例外。实际上，我们在讲解策略模式的时候，也讲过类似的问题，比如，为什么要用策略模式？当时的给出的理由，与现在应用职责链模式的理由，几乎是一样的，你可以结合着当时的讲解一块来看下。

首先，我们来看，职责链模式如何应对代码的复杂性。

将大块代码逻辑拆分成函数，将大类拆分成小类，是应对代码复杂性的常用方法。应用职责链模式，我们把各个敏感词过滤函数继续拆分出来，设计成独立的类，进一步简化了 SensitiveWordFilter 类，让 SensitiveWordFilter 类的代码不会过多，过复杂。

其次，我们再来看，职责链模式如何让代码满足开闭原则，提高代码的扩展性。

当我们要扩展新的过滤算法的时候，比如，我们还需要过滤特殊符号，按照非职责链模式的代码实现方式，我们需要修改 SensitiveWordFilter 的代码，违反开闭原则。不过，这样的修改还算比较集中，也是可以接受的。而职责链模式的实现方式更加优雅，只需要新添加一个 Filter 类，并且通过 addFilter() 函数将它添加到 FilterChain 中即可，其他代码完全不需要修改。

不过，你可能会说，即便使用职责链模式来实现，当添加新的过滤算法的时候，还是要修改客户端代码（ApplicationDemo），这样做也没有完全符合开闭原则。

实际上，细化一下的话，我们可以把上面的代码分成两类：框架代码和客户端代码。其中，ApplicationDemo 属于客户端代码，也就是使用框架的代码。除 ApplicationDemo 之外的代码属于敏感词过滤框架代码。

假设敏感词过滤框架并不是我们开发维护的，而是我们引入的一个第三方框架，我们要扩展一个新的过滤算法，不可能直接去修改框架的源码。这个时候，利用职责链模式就能达到开篇所说的，在不修改框架源码的情况下，基于职责链模式提供的扩展点，来扩展新的功能。换句话说，我们在框架这个代码范围内实现了开闭原则。

除此之外，利用职责链模式相对于不用职责链的实现方式，还有一个好处，那就是配置过滤算法更加灵活，可以只选择使用某几个过滤算法。

avatar
文章
阅读
粉丝