【设计模式】21 - 责任链模式 (Chain-of- Responsibility Pattern)

这篇文章是我阅读raywenderlich.com的Design Patterns by Tutorials的总结,文中的代码是我阅读书本之后根据自己的想法修改的。如果想看原版书籍,请点击链接购买。


责任链模式属于行为模式,它可以允许事件被一个或多个 handler 处理。涉及三个类型:

【设计模式】21 - 责任链模式 (Chain-of- Responsibility Pattern)_第1张图片
  • Client:接受事件并把事件传给 HandlerProtocol 实例
  • HandlerProtocol:定义了 Concrete Handler 需要实现的属性和方法。HandlerProtocol 不一定是协议,也可以是一个基类。
  • Concrete Handler:第一个 Concrete Handler 直接被 Client 持有,当接收到事件的时候,首先使用第一个 Concrete Handler 处理,如果无法处理,则把这个事件传给下一个 handler:next

在整个模式中,Client 可以把所有Concrete Handlers 看做是一个实例,在底层实现中,每一个Concrete Handler 决定是否能处理事件,如果不能,则传给下一个 handler。如果没有一个 handler 可以处理事件,那么最后一个 handler 可以根据需要返回 nil、抛出错误或者什么都不做。

什么时候使用

当我们有一组用来处理类似事件的对象,但这些对象因为它所处理的事件不同而有差异时,使用责任链模式。

简单demo

自动售货机在大城市到处可见。在移动支付流行之前,我们所见的自动售货机基本只能接受纸币或者硬币;如今的自动售货机基本都是扫码支付的了。

这里我们以只能接受5元、10元、20元纸币的自动售货机为例:

  • 1)自动售货机VendingMachine属于 Client 角色,接受纸币;
  • 2)Handler Protocol 要求有一个next属性和handleRMBValidation(_:)方法;
  • 3)Concrete Handler 就是各类纸币的验证器 RMBHandler

另外,为了简便,我们只通过验证纸币的宽高来判断纸币的面值(实际情况肯定复杂很多)。通过查询,5元、10元、20元纸币的长宽如下:

面值 大小(单位:毫米)
5元 长135 宽63
10元 长140 宽70
20元 长145 宽70

RMB 基类

class RMB {
    class var standardWidth: CGFloat {
        return 0
    }
    class var standardHeight: CGFloat {
        return 0
    }
    
    var rmbValue: Double {
        return 0
    }
    
    final let width: CGFloat
    final let height: CGFloat
    
    required init(width: CGFloat, height: CGFloat) {
        self.width = width
        self.height = height
    }
    
    convenience init() {
        let width = type(of: self).standardWidth
        let height = type(of: self).standardHeight
        self.init(width: width, height: height)
    }
}

extension RMB: CustomStringConvertible {
    var description: String {
        return "长:\(width),宽:\(height),面值:\(rmbValue)元"
    }
}

创建一个 RMB 基类:

  • 1)standardWidthstandardHeight只读属性表示纸币的标准宽高,单位是毫米,让子类实现;
  • 2)rmbValue表示纸币面值,让子类实现;
  • 3)widthheight两个存储属性,表示纸币的实际长宽,单位是毫米,因为纸币在使用过程等中,肯定会有一些磨损,实际的长宽与标准长宽有差别;
  • 4)required标记的初始化函数,我们需要通过这个函数来初始化;
  • 5)convenience初始化函数,用于创建标准的 RMB;
  • 6)最后实现了CustomStringConvertible,打印的时候更好看。

5元、10元和20元

final class FiveYuan: RMB {
    
    override class var standardWidth: CGFloat {
        return 135
    }
    override class var standardHeight: CGFloat {
        return 63
    }
    override var rmbValue: Double {
        return 5
    }
}

final class TenYuan: RMB {
    
    override class var standardWidth: CGFloat {
        return 140
    }
    override class var standardHeight: CGFloat {
        return 70
    }
    override var rmbValue: Double {
        return 10
    }
}

final class TwentyYuan: RMB {
    
    override class var standardWidth: CGFloat {
        return 145
    }
    override class var standardHeight: CGFloat {
        return 70
    }
    override var rmbValue: Double {
        return 20
    }
}

分别创建了FiveYuanTenYuanTwentyYuan

RMBHandler

protocol RMBHandlerProtocol {
    var next: RMBHandlerProtocol? { get }
    func handleRMBValidation(_ unknownRMB: RMB) -> RMB?
}

首先创建了RMBHandlerProtocol,规定next属性和handleRMBValidation(_:)方法。

final class RMBHandler: RMBHandlerProtocol {
    var next: RMBHandlerProtocol?
    let rmbType: RMB.Type
    let widthRange: ClosedRange
    let heightRange: ClosedRange
    
    init(rmbType: RMB.Type,
         widthTolerance: CGFloat = 1,
         heightTolerance: CGFloat = 1) {
        
        self.rmbType = rmbType
        
        let standardWidth = rmbType.standardWidth
        self.widthRange = (standardWidth - widthTolerance) ...
            (standardWidth + widthTolerance)
        
        let standardHeight = rmbType.standardHeight
        self.heightRange = (standardHeight - heightTolerance) ...
            (standardHeight + heightTolerance)
    }
}

extension RMBHandler {
    func handleRMBValidation(_ unknownRMB: RMB) -> RMB? {
        guard let rmb = createRMB(from: unknownRMB) else {
            return next?.handleRMBValidation(unknownRMB)
        }
        return rmb
    }
    
    private func createRMB(from unknownRMB: RMB) -> RMB? {
        print("尝试创建RMB:\(rmbType)")
        guard widthRange.contains(unknownRMB.width) else {
            print("长度不符合要求")
            return nil
        }
        guard heightRange.contains(unknownRMB.height) else {
            print("宽度不符合要求")
            return nil
        }
        let rmb = rmbType.init(width: unknownRMB.width,
                               height: unknownRMB.height)
        print("已创建纸币,\(rmb)")
        return rmb
    }
}

创建具体的 Handler,RMBHandler

  • 1)next,下一个 RMBHandler
  • 2)rmbType,人民币类型,这样我们就不必为每一类纸币都创建一个Handler,例如FiveYuanHandler等;
  • 3)widthRangeheightRange是有效的长宽范围;
  • 4)在初始化函数中,我们默认地允许长宽的误差为1毫米;
  • 5)实现handleRMBValidation(_:),判断传入的unknownRMB的长宽是否符合要求,若符合,创建具体的 RMB 实例,否则让下一个 handler 继续处理。

VendingMachine

final class VendingMachine {
    
    private let rmbHandler: RMBHandler
    private(set) var rmbs: [RMB] = []
    
    init(rmbHandler: RMBHandler) {
        self.rmbHandler = rmbHandler
    }
    
    func insertRMB(_ unknownRMB: RMB) {
        guard let rmb = rmbHandler
            .handleRMBValidation(unknownRMB) else {
                print("无效的纸币")
                return
        }
        print("纸币已接收")
        rmbs.append(rmb)
        
        let totalValue = rmbs.reduce(0, { $0 + $1.rmbValue })
        print("已投币总金额:\(totalValue)元")
    }
}

创建了 Client 角色,VendingMachine

  • 1)rmbHandler:handler 链的第一个handler,自动售货机不需要知道 handler 链的所有 handlers;
  • 2)rmbs:所有已投的有效人民币;
  • 3)简单的初始化函数;
  • 4)insertRMB(_:)插入未知的人民币,首先验证是否是有效的人民币,如果有效,添加到rmbs中,最后打印已投币的总额。

使用

准备
let fiveYuanHandler = RMBHandler(rmbType: FiveYuan.self)
let tenYuanHandler = RMBHandler(rmbType: TenYuan.self)
let twentyYuanHandler = RMBHandler(rmbType: TwentyYuan.self)

fiveYuanHandler.next = tenYuanHandler
tenYuanHandler.next = twentyYuanHandler

let vendingMachine = VendingMachine(rmbHandler: fiveYuanHandler)

创建三种纸币 Handler,并且给next属性赋值;最后创建自动售货机。

插入标准的5元纸币
let fiveYuan = FiveYuan()
vendingMachine.insertRMB(fiveYuan)

// 结果
尝试创建RMB:FiveYuan
已创建纸币,长:135.0,宽:63.0,面值:5.0元
纸币已接收
已投币总金额:5.0元

投入标准的5元纸币,成功插入。

插入标准的20元纸币
let twentyYuan = TwentyYuan()
vendingMachine.insertRMB(twentyYuan)

// 结果
尝试创建RMB:FiveYuan
长度不符合要求
尝试创建RMB:TenYuan
长度不符合要求
尝试创建RMB:TwentyYuan
已创建纸币,长:145.0,宽:70.0,面值:20.0元
纸币已接收
已投币总金额:20.0元

投入标准的20元纸币,刚开始5元和10元的 handler 不能处理20元的纸币,最后20元的 handler 可以处理,成功插入。

投入无效的纸币
let rmb = RMB(width: TwentyYuan.standardWidth,
              height: FiveYuan.standardHeight)
vendingMachine.insertRMB(rmb)

// 结果
尝试创建RMB:FiveYuan
长度不符合要求
尝试创建RMB:TenYuan
长度不符合要求
尝试创建RMB:TwentyYuan
宽度不符合要求
无效的纸币: 长:145.0,宽:63.0,面值:0.0元

纸币无效。

总结

责任链模式,对于可以很快决定是否能处理事件的handler非常适合,所以要尽量避免做决定的过程非常耗时的 handler。另外,还要考虑如果所有的 handlers 都不能处理事件时,我们该怎么做?

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