【设计模式】职责链模式

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。

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。

基本介绍

• 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：
  • 1、红楼梦中的"击鼓传花"。
  • 2、JS 中的事件冒泡。
  • 3、JAVA WEB 中 Apache Tomcat 对 Encoding 的处理，Struts2 的拦截器，jsp servlet 的 Filter。
• 优点：
  • 1、降低耦合度。它将请求的发送者和接收者解耦。
  • 2、简化了对象。使得对象不需要知道链的结构。
  • 3、增强给对象指派职责的灵活性。通过改变链内的成员或者调动它们的次序，允许动态地新增或者删除责任。
  • 4、增加新的请求处理类很方便。
• 缺点：
  • 1、不能保证请求一定被接收。
  • 2、系统性能将受到一定影响，而且在进行代码调试时不太方便，可能会造成循环调用。
  • 3、可能不容易观察运行时的特征，有碍于除错。
• 使用场景：
  • 1、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。
  • 2、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。 3、可动态指定一组对象处理请求。

注意事项：在 JAVA WEB 中遇到很多应用。

概括

基本介绍

1. 职责链模式（Chain of Responsibility Pattern）, 又叫 责任链模式，为请求创建了一个接收者对象的链(简单示意图)。这种模式对请求的发送者和接收者进行解耦。
2. 职责链模式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。
3. 这种类型的设计模式属于行为型模式

职责链模式的原理类图

对原理类图的说明-即(职责链模式的角色及职责)

1. Handler：抽象的处理者，定义了一个处理请求的接口，同时含义另外 Handler
2. ConcreteHandlerA , B：是具体的处理者，处理它自己负责的请求，可以访问它的后继者(即下一个处理者), 如果可以处理当前请求，则处理，否则就将该请求交给后继者去处理，从而形成一个职责链
3. Request：含义很多属性，表示一个请求

我的理解

比如说 区长遇到一件事，他解决不了，他会上报给市长，市长解决不了，又会上报给省长，这样一步一步的。这就是责任链。

应用实例

学校 OA 系统的采购审批项目：需求是
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 （0 <= x <= 5000）
2. 如果金额 小于等于 10000, 由院长审批 （5000 < x <= 10000）
3. 如果金额 小于等于 30000, 由副校长审批 （10000 < x <= 30000）
4. 如果金额 超过 30000 以上，有校长审批 （30000 < x）

请设计程序完成采购审批项目

使用传统方案

传统的设计方案(类图)

传统方案解决 OA 系统审批问题分析

1. 传统方式是：接收到一个采购请求后，根据采购金额来调用对应的 Approver (审批人)完成审批。
2. 传统方式的问题分析 : 客户端这里会使用到 分支判断(比如 switch) 来对不同的采购请求处理， 这样就存在如下问题 (1) 如果各个级别的人员审批金额发生变化，在客户端的也需要变化 (2) 客户端必须明确的知道 有多少个审批级别和访问
3. 这样 对一个采购请求进行处理 和 Approver (审批人) 就存在强耦合关系，不利于代码的扩展和维护
4. 解决方案 =》 职责链模式

使用职责链模式

1. 应用实例要求
   编写程序完成学校 OA 系统的采购审批项目：需求采购员采购教学器材
   如果金额 小于等于 5000, 由教学主任审批如果金额 小于等于 10000, 由院长审批
   如果金额 小于等于 30000, 由副校长审批如果金额 超过 30000 以上，有校长审批
2. 思路分析和图解(类图)
   

代码实现

Approver

package com.atguigu.responsibilitychain;

public abstract class Approver {

    Approver approver;  //下一个处理者 
    String name; // 名 字

    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, 处理是子类完成，因此该方法做成抽象
    public abstract void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest);
}

PurchaseRequest

package com.atguigu.responsibilitychain;

//请求类
public class PurchaseRequest {

    private int type = 0; //请求类型
    private float price = 0.0f; //请求金额
    private int id = 0;

    //构造器
    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(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
        }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(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
        } 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(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
        }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(" 请求编号 id= " + purchaseRequest.getId() + " 被 " + this.name + " 处理");
        } else {
            approver.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

Client

package com.atguigu.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("张主任"); 
        CollegeApprover collegeApprover = new CollegeApprover("李院长");
        ViceSchoolMasterApprover viceSchoolMasterApprover = new ViceSchoolMasterApprover("王副校"); 
        SchoolMasterApprover schoolMasterApprover = new SchoolMasterApprover("佟校长");

        //需要将各个审批级别的下一个设置好 (处理人构成环形: ) 
        departmentApprover.setApprover(collegeApprover); 
        collegeApprover.setApprover(viceSchoolMasterApprover); 
        viceSchoolMasterApprover.setApprover(schoolMasterApprover); 
        schoolMasterApprover.setApprover(departmentApprover);


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

职责链模式在 SpringMVC 框架应用的源码分析

1. SpringMVC-HandlerExecutionChain 类就使用到职责链模式
2. SpringMVC 请求流程简图
3. 代码分析+Debug 源码+说明
   
4. 源码和说明

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

        //说明
        /*
        *
        * protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
        *   HandlerExecutionChain mappedHandler = null;
        *   mappedHandler = getHandler(processedRequest);//获取到 HandlerExecutionChain 对象
        *   //在 mappedHandler.applyPreHandle 内部 得到啦 HandlerInterceptor interceptor
        *   //调用了拦截器的  interceptor.preHandle
        *   if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) { 
        *       return;
        *   }
        *
        *   //说明：mappedHandler.applyPostHandle 方法内部获取到拦截器，并调用
        *   //拦截器的  interceptor.postHandle(request, response, this.handler, mv);
        *   mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response, mv);
        * }
        *
        *
        * //说明：在 mappedHandler.applyPreHandle 内部中，
        * 还调用了 triggerAfterCompletion 方法，该方法中调用了
        * HandlerInterceptor interceptor = getInterceptors()[i]; 
        * try {
        *   interceptor.afterCompletion(request, response, this.handler, ex);
        * }
        * catch (Throwable ex2) {
        *   logger.error("HandlerInterceptor.afterCompletion threw exception", ex2);
        * }
        */
    }
}

对源码总结

• springmvc 请求的流程图中，执行了 拦截器相关方法 interceptor.preHandler 等等
• 在处理 SpringMvc 请求时，使用到职责链模式还使用到适配器模式
• HandlerExecutionChain 主要负责的是请求拦截器的执行和请求处理,但是他本身不处理请求，只是将请求分配给链上注册处理器执行，这是职责链实现方式，减少职责链本身与处理逻辑之间的耦合,规范了处理流程
• HandlerExecutionChain 维护了 HandlerInterceptor 的集合， 可以向其中注册相应的拦截器.

职责链模式的注意事项和细节

1. 将请求和处理分开，实现解耦，提高系统的灵活性
2. 简化了对象，使对象不需要知道链的结构
3. 性能会受到影响，特别是在链比较长的时候，因此需控制链中最大节点数量，一般通过在 Handler 中设置一个最大节点数量，在 setNext()方法中判断是否已经超过阀值，超过则不允许该链建立，避免出现超长链无意识地破坏系统性能
4. 调试不方便。采用了类似递归的方式，调试时逻辑可能比较复杂
5. 最佳应用场景：有多个对象可以处理同一个请求时，比如：多级请求、请假/加薪等审批流程、Java Web 中 Tomcat 对 Encoding 的处理、拦截器