【設計模式】職責鏈模式

阿新 • • 發佈：2020-07-09

顧名思義，責任鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）為請求建立了一個接收者物件的鏈。這種模式給予請求的型別，對請求的傳送者和接收者進行解耦。這種型別的設計模式屬於行為型模式。

在這種模式中，通常每個接收者都包含對另一個接收者的引用。如果一個物件不能處理該請求，那麼它會把相同的請求傳給下一個接收者，依此類推。

基本介紹

意圖：避免請求傳送者與接收者耦合在一起，讓多個物件都有可能接收請求，將這些物件連線成一條鏈，並且沿著這條鏈傳遞請求，直到有物件處理它為止。
主要解決：職責鏈上的處理者負責處理請求，客戶只需要將請求傳送到職責鏈上即可，無須關心請求的處理細節和請求的傳遞，所以職責鏈將請求的傳送者和請求的處理者解耦了。
何時使用：在處理訊息的時候以過濾很多道。
如何解決：攔截的類都實現統一介面。
關鍵程式碼：Handler 裡面聚合它自己，在 HandlerRequest 裡判斷是否合適，如果沒達到條件則向下傳遞，向誰傳遞之前 set 進去。
應用例項：
- 1、紅樓夢中的"擊鼓傳花"。
- 2、JS 中的事件冒泡。
- 3、JAVA WEB 中 Apache Tomcat 對 Encoding 的處理，Struts2 的攔截器，jsp servlet 的 Filter。
優點：
- 1、降低耦合度。它將請求的傳送者和接收者解耦。
- 2、簡化了物件。使得物件不需要知道鏈的結構。
- 3、增強給物件指派職責的靈活性。通過改變鏈內的成員或者調動它們的次序，允許動態地新增或者刪除責任。
- 4、增加新的請求處理類很方便。
缺點：
- 1、不能保證請求一定被接收。
- 2、系統性能將受到一定影響，而且在進行程式碼除錯時不太方便，可能會造成迴圈呼叫。
- 3、可能不容易觀察執行時的特徵，有礙於除錯。
使用場景：
- 1、有多個物件可以處理同一個請求，具體哪個物件處理該請求由執行時刻自動確定。
- 2、在不明確指定接收者的情況下，向多個物件中的一個提交一個請求。 3、可動態指定一組物件處理請求。

注意事項：在 JAVA WEB 中遇到很多應用。

概括

基本介紹

職責鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）, 又叫責任鏈模式，為請求建立了一個接收者物件的鏈(簡單示意圖)。這種模式對請求的傳送者和接收者進行解耦。

職責鏈模式通常每個接收者都包含對另一個接收者的引用。如果一個物件不能處理該請求，那麼它會把相同的請求傳給下一個接收者，依此類推。
這種型別的設計模式屬於行為型模式

職責鏈模式的原理類圖

對原理類圖的說明-即(職責鏈模式的角色及職責)

Handler：抽象的處理者，定義了一個處理請求的介面，同時含義另外 Handler
ConcreteHandlerA , B：是具體的處理者，處理它自己負責的請求，可以訪問它的後繼者(即下一個處理者), 如果可以處理當前請求，則處理，否則就將該請求交給後繼者去處理，從而形成一個職責鏈
Request：含義很多屬性，表示一個請求

我的理解

比如說區長遇到一件事，他解決不了，他會上報給市長，市長解決不了，又會上報給省長，這樣一步一步的。這就是責任鏈。

應用例項

學校 OA 系統的採購審批專案：需求是
採購員採購教學器材

如果金額小於等於 5000, 由教學主任審批（0 <= x <= 5000）
如果金額小於等於 10000, 由院長審批（5000 < x <= 10000）
如果金額小於等於 30000, 由副校長審批（10000 < x <= 30000）
如果金額超過 30000 以上，有校長審批（30000 < x）

請設計程式完成採購審批專案

使用傳統方案

傳統的設計方案(類圖)

傳統方案解決 OA 系統審批問題分析

傳統方式是：接收到一個採購請求後，根據採購金額來呼叫對應的 Approver (審批人)完成審批。
傳統方式的問題分析 : 客戶端這裡會使用到分支判斷(比如 switch) 來對不同的採購請求處理，這樣就存在如下問題 (1) 如果各個級別的人員審批金額發生變化，在客戶端的也需要變化 (2) 客戶端必須明確的知道有多少個審批級別和訪問
這樣對一個採購請求進行處理和 Approver (審批人) 就存在強耦合關係，不利於程式碼的擴充套件和維護
解決方案 =》職責鏈模式

使用職責鏈模式

應用例項要求
編寫程式完成學校 OA 系統的採購審批專案：需求採購員採購教學器材
如果金額小於等於 5000, 由教學主任審批如果金額小於等於 10000, 由院長審批
如果金額小於等於 30000, 由副校長審批如果金額超過 30000 以上，有校長審批
思路分析和圖解(類圖)

程式碼實現

Approver

package com.atguigu.responsibilitychain;

public abstract class Approver {

    Approver approver;  //下一個處理者 
    String name; // 名 字

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

    //下一個處理者
    public void setApprover(Approver approver) { 
        this.approver = approver;
    }

    //處理審批請求的方法，得到一個請求, 處理是子類完成，因此該方法做成抽象
    public abstract void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest);
}

PurchaseRequest

package com.atguigu.responsibilitychain;

//請求類
public class PurchaseRequest {

    private int type = 0; //請求型別
    private float price = 0.0f; //請求金額
    private int id = 0;

    //構造器
    public PurchaseRequest(int type, float price, int id) { 
        this.type = type;
        this.price = price;
        this.id = id;
    }
    public int getType() { 
        return type;
    }
    public float getPrice() { 
        return price;
    }
    public int getId() { 
        return id;
    }
}

DepartmentApprover

package com.atguigu.responsibilitychain;

public class DepartmentApprover extends Approver {

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

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if(purchaseRequest.getPrice() <= 5000) {
            System.out.println(" 請求編號 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 處理");
        }else {
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

CollegeApprover

package com.atguigu.responsibilitychain;

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(" 請求編號 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 處理");
        } else {
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

ViceSchoolMasterApprover

package com.atguigu.responsibilitychain;

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(" 請求編號 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 處理");
        }else {
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

SchoolMasterApprover

package com.atguigu.responsibilitychain;

public class SchoolMasterApprover extends Approver {

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

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if(purchaseRequest.getPrice() > 30000) {
            System.out.println(" 請求編號 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 處理");
        } else {
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

Client

package com.atguigu.responsibilitychain;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //建立一個請求
        PurchaseRequest purchaseRequest = new PurchaseRequest(1, 31000, 1);

        //建立相關的審批人
        DepartmentApprover departmentApprover = new DepartmentApprover("張主任"); 
        CollegeApprover collegeApprover = new CollegeApprover("李院長");
        ViceSchoolMasterApprover viceSchoolMasterApprover = new ViceSchoolMasterApprover("王副校"); 
        SchoolMasterApprover schoolMasterApprover = new SchoolMasterApprover("佟校長");

        //需要將各個審批級別的下一個設定好 (處理人構成環形: ) 
        departmentApprover.setApprover(collegeApprover); 
        collegeApprover.setApprover(viceSchoolMasterApprover); 
        viceSchoolMasterApprover.setApprover(schoolMasterApprover); 
        schoolMasterApprover.setApprover(departmentApprover);


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

職責鏈模式在 SpringMVC 框架應用的原始碼分析

SpringMVC-HandlerExecutionChain 類就使用到職責鏈模式
SpringMVC 請求流程簡圖
程式碼分析+Debug 原始碼+說明
原始碼和說明

package com.atguigu.spring.test;

import org.springframework.web.servlet.HandlerExecutionChain; 
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;

public class ResponsibilityChain {

    public static void main(String[] args) {
        // DispatcherServlet

        //說明
        /*
        *
        * protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
        *   HandlerExecutionChain mappedHandler = null;
        *   mappedHandler = getHandler(processedRequest);//獲取到 HandlerExecutionChain 物件
        *   //在 mappedHandler.applyPreHandle 內部 得到啦 HandlerInterceptor interceptor
        *   //呼叫了攔截器的  interceptor.preHandle
        *   if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) { 
        *       return;
        *   }
        *
        *   //說明：mappedHandler.applyPostHandle 方法內部獲取到攔截器，並呼叫
        *   //攔截器的  interceptor.postHandle(request, response, this.handler, mv);
        *   mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response, mv);
        * }
        *
        *
        * //說明：在 mappedHandler.applyPreHandle 內部中，
        * 還呼叫了 triggerAfterCompletion 方法，該方法中呼叫了
        * HandlerInterceptor interceptor = getInterceptors()[i]; 
        * try {
        *   interceptor.afterCompletion(request, response, this.handler, ex);
        * }
        * catch (Throwable ex2) {
        *   logger.error("HandlerInterceptor.afterCompletion threw exception", ex2);
        * }
        */
    }
}

對原始碼總結

springmvc 請求的流程圖中，執行了攔截器相關方法 interceptor.preHandler 等等
在處理 SpringMvc 請求時，使用到職責鏈模式還使用到介面卡模式
HandlerExecutionChain 主要負責的是請求攔截器的執行和請求處理,但是他本身不處理請求，只是將請求分配給鏈上註冊處理器執行，這是職責鏈實現方式，減少職責鏈本身與處理邏輯之間的耦合,規範了處理流程
HandlerExecutionChain 維護了 HandlerInterceptor 的集合，可以向其中註冊相應的攔截器.

職責鏈模式的注意事項和細節

將請求和處理分開，實現解耦，提高系統的靈活性
簡化了物件，使物件不需要知道鏈的結構
效能會受到影響，特別是在鏈比較長的時候，因此需控制鏈中最大節點數量，一般通過在 Handler 中設定一個最大節點數量，在 setNext()方法中判斷是否已經超過閥值，超過則不允許該鏈建立，避免出現超長鏈無意識地破壞系統性能
除錯不方便。採用了類似遞迴的方式，除錯時邏輯可能比較複雜
最佳應用場景：有多個物件可以處理同一個請求時，比如：多級請求、請假/加薪等審批流程、Java Web 中 Tomcat 對 Encoding 的處理、攔截器