设计模式-责任链模式

前言

在现实生活中，一个事件需要经过多个对象处理是很常见的场景。例如，采购审批流程、请假流程等。公司员工请假，可批假的领导有部门负责人、副总经理、总经理等，但每个领导能批准的天数不同，员工必须根据需要请假的天数去找不同的领导签名，也就是说员工必须记住每个领导的姓名、电话和地址等信息，这无疑增加了难度。
在计算机软硬件中也有相关例子，如总线网中数据报传送，每台计算机根据目标地址是否同自己的地址相同来决定是否接收；还有异常处理中，处理程序根据异常的类型决定自己是否处理该异常；还有Struts2的拦截器、JSP 和 Servlet的 Filter 等，所有这些，都可以考虑使用责任链模式来实现。

定义

责任链（Chain of Responsibility）模式的定义：为了避免请求发送者与多个请求处理者耦合在一起，于是将所有请求的处理者通过前一对象记住其下一个对象的引用而连成一条链；当有请求发生时，可将请求沿着这条链传递，直到有对象处理它为止。
注意：责任链模式也叫职责链模式。

结构

职责链模式主要包含以下角色:

• Client(客户端)：调用责任链处理器的处理方法，或者在第一个链对象中调用handle方法。
• Handler(处理器)：抽象类，提供给实际处理器继承然后实现handle方法，处理请求。
• ConcreteHandler(具体处理器)：实现handler的类，同时实现handle方法，负责处理业务逻辑类，不同业务模块有不同的ConcreteHandler。
• HandlerChain：负责组合责任链的所有节点以及流程（如果节点包含下一个节点的引用，那么HandlerChain可以不存在）

案例

现需要开发一个请假流程控制系统。请假一天以下的假只需要小组长同意即可；请假1天到3天的假还需要部门经理同意；请求3天到7天还需要总经理同意才行。
类图如下：

责任链模式.png

代码如下：

//请假条
public class LeaveRequest {
 private String name;//姓名
 private int num;//请假天数
 private String content;//请假内容

 public LeaveRequest(String name, int num, String content) {
 this.name = name;
 this.num = num;
 this.content = content;
 }

 public String getName() {
 return name;
 }

 public int getNum() {
 return num;
 }

 public String getContent() {
 return content;
 }
}

//处理者抽象类
public abstract class Handler {
 protected final static int NUM_ONE = 1;
 protected final static int NUM_THREE = 3;
 protected final static int NUM_SEVEN = 7;

 //该领导处理的请假天数区间
 private int numStart;
 private int numEnd;

 //领导上面还有领导
 private Handler nextHandler;

 //设置请假天数范围 上不封顶
 public Handler(int numStart) {
 this.numStart = numStart;
 }

 //设置请假天数范围
 public Handler(int numStart, int numEnd) {
 this.numStart = numStart;
 this.numEnd = numEnd;
 }

 //设置上级领导
 public void setNextHandler(Handler nextHandler){
 this.nextHandler = nextHandler;
 }

 //提交请假条
 public final void submit(LeaveRequest leave){
 if(0 == this.numStart){
 return;
 }

 //如果请假天数达到该领导者的处理要求
 if(leave.getNum() >= this.numStart){
 this.handleLeave(leave);

 //如果还有上级 并且请假天数超过了当前领导的处理范围
 if(null != this.nextHandler && leave.getNum() > numEnd){
 this.nextHandler.submit(leave);//继续提交
 } else {
 System.out.println("流程结束");
 }
 }
 }

 //各级领导处理请假条方法
 protected abstract void handleLeave(LeaveRequest leave);
}

//小组长
public class GroupLeader extends Handler {
 public GroupLeader() {
 //小组长处理1-3天的请假
 super(Handler.NUM_ONE, Handler.NUM_THREE);
 }

 @Override
 protected void handleLeave(LeaveRequest leave) {
 System.out.println(leave.getName() + "请假" + leave.getNum() + "天," + leave.getContent() + "。");
 System.out.println("小组长审批：同意。");
 }
}

//部门经理
public class Manager extends Handler {
 public Manager() {
 //部门经理处理3-7天的请假
 super(Handler.NUM_THREE, Handler.NUM_SEVEN);
 }

 @Override
 protected void handleLeave(LeaveRequest leave) {
 System.out.println(leave.getName() + "请假" + leave.getNum() + "天," + leave.getContent() + "。");
 System.out.println("部门经理审批：同意。");
 }
}

//总经理
public class GeneralManager extends Handler {
 public GeneralManager() {
 //部门经理处理7天以上的请假
 super(Handler.NUM_SEVEN);
 }

 @Override
 protected void handleLeave(LeaveRequest leave) {
 System.out.println(leave.getName() + "请假" + leave.getNum() + "天," + leave.getContent() + "。");
 System.out.println("总经理审批：同意。");
 }
}

//测试类
public class Client {
 public static void main(String[] args) {
 //请假条来一张
 LeaveRequest leave = new LeaveRequest("小花",5,"身体不适");

 //各位领导
 GroupLeader groupLeader = new GroupLeader();
 Manager manager = new Manager();
 GeneralManager generalManager = new GeneralManager();

 groupLeader.setNextHandler(manager);//小组长的领导是部门经理
 manager.setNextHandler(generalManager);//部门经理的领导是总经理
 //之所以在这里设置上级领导，是因为可以根据实际需求来更改设置，如果实战中上级领导人都是固定的，则可以移到领导实现类中。

 //提交申请
 groupLeader.submit(leave);
 }
}

优缺点

优点：

• 降低了对象之间的耦合度
  该模式降低了请求发送者和接收者的耦合度。
• 增强了系统的可扩展性
  可以根据需要增加新的请求处理类，满足开闭原则。
• 增强了给对象指派职责的灵活性
  当工作流程发生变化，可以动态地改变链内的成员或者修改它们的次序，也可动态地新增或者删除责任。
• 责任链简化了对象之间的连接
  一个对象只需保持一个指向其后继者的引用，不需保持其他所有处理者的引用，这避免了使用众多的 if 或者 if···else 语句。
• 责任分担
  每个类只需要处理自己该处理的工作，不能处理的传递给下一个对象完成，明确各类的责任范围，符合类的单一职责原则。
  缺点：
• 不能保证每个请求一定被处理。由于一个请求没有明确的接收者，所以不能保证它一定会被处理，该请求可能一直传到链的末端都得不到处理。
• 对比较长的职责链，请求的处理可能涉及多个处理对象，系统性能将受到一定影响。
• 职责链建立的合理性要靠客户端来保证，增加了客户端的复杂性，可能会由于职责链的错误设置而导致系统出错，如可能会造成循环调用。

源码解析

在javaWeb应用开发中，FilterChain是职责链（过滤器）模式的典型应用，以下是Filter的模拟实现分析:

• 模拟web请求Request以及web响应Response

public interface Request{
    }    
    public interface Response{
    }

• 模拟web过滤器Filter

 public interface Filter {
     public void doFilter(Request req,Response res,FilterChain c);
     }

• 模拟实现具体过滤器

public class FirstFilter implements Filter {
     @Override
     public void doFilter(Request request, Response response, FilterChain chain) {
    
     System.out.println("过滤器1 前置处理");
    
     // 先执行所有request再倒序执行所有response
     chain.doFilter(request, response);
    
     System.out.println("过滤器1 后置处理");
     }
    }
    
    public class SecondFilter  implements Filter {
     @Override
     public void doFilter(Request request, Response response, FilterChain chain) {
    
     System.out.println("过滤器2 前置处理");
    
     // 先执行所有request再倒序执行所有response
     chain.doFilter(request, response);
    
     System.out.println("过滤器2 后置处理");
     }
    }

• 模拟实现过滤器链FilterChain

public class FilterChain {
    
     private List filters = new ArrayList();
    
     private int index = 0;
    
     // 链式调用
     public FilterChain addFilter(Filter filter) {
     this.filters.add(filter);
     return this;
     }
    
     public void doFilter(Request request, Response response) {
     if (index == filters.size()) {
     return;
     }
     Filter filter = filters.get(index);
     index++;
     filter.doFilter(request, response, this);
     }
    }

• 测试类

public class Client {
     public static void main(String[] args) {
     Request  req = null;
     Response res = null ;
    
     FilterChain filterChain = new FilterChain();
     filterChain.addFilter(new FirstFilter()).addFilter(new SecondFilter());
     filterChain.doFilter(req,res);
     }
    }