JAVA设计模式之职责链模式详解
职责链模式
1 职责链模式介绍
职责链模式(chain of responsibility pattern) 定义: 避免将一个请求的发送者与接收者耦合在一起,让多个对象都有机会处理请求.将接收请求的对象连接成一条链,并且沿着这条链传递请求,直到有一个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。
2 职责链模式原理
职责链模式结构
职责链模式主要包含以下角色:
- 抽象处理者（Handler）角色：定义一个处理请求的接口，包含抽象处理方法和一个后继连接(链上的每个处理者都有一个成员变量来保存对于下一处理者的引用,比如上图中的successor) 。
- 具体处理者（Concrete Handler）角色：实现抽象处理者的处理方法，判断能否处理本次请求，如果可以处理请求则处理，否则将该请求转给它的后继者。
- 客户类（Client）角色：创建处理链，并向链头的具体处理者对象提交请求，它不关心处理细节和请求的传递过程。
3 职责链模式实现
责任链模式的实现非常简单，每一个具体的处理类都会保存在它之后的下一个处理类。当处理完成后，就会调用设置好的下一个处理类，直到最后一个处理类不再设置下一个处理类，这时处理链条全部完成。
public class RequestData {
private String data;
public RequestData(String data) {
this.data = data;
}
public String getData() {
return data;
}
public void setData(String data) {
this.data = data;
}
}
/**
* 抽象处理者类
**/
public abstract class Handler {
protected Handler successor = null;
public void setSuccessor(Handler successor){
this.successor = successor;
}
public abstract void handle(RequestData requestData);
}
public class HandlerA extends Handler {
@Override
public void handle(RequestData requestData) {
System.out.println("HandlerA 执行代码逻辑! 处理: " + requestData.getData());
requestData.setData(requestData.getData().replace("A",""));
if(successor != null){
successor.handle(requestData);
}else{
System.out.println("执行中止!");
}
}
}
public class HandlerB extends Handler {
@Override
public void handle(RequestData requestData) {
System.out.println("HandlerB 执行代码逻辑! 处理: " + requestData.getData());
requestData.setData(requestData.getData().replace("B",""));
if(successor != null){
successor.handle(requestData);
}else{
System.out.println("执行中止!");
}
}
}
public class HandlerC extends Handler {
@Override
public void handle(RequestData requestData) {
System.out.println("HandlerC 执行代码逻辑! 处理: " + requestData.getData());
requestData.setData(requestData.getData());
if(successor != null){
successor.handle(requestData);
}else{
System.out.println("执行中止!");
}
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Handler h1 = new HandlerA();
Handler h2 = new HandlerB();
Handler h3 = new HandlerC();
h1.setSuccessor(h2);
h2.setSuccessor(h3);
RequestData requestData = new RequestData("请求数据ABCDE");
h1.handle(requestData);
}
}
4 职责链模式应用实例
接下来我们模拟有一个双11期间,业务系统审批的流程,临近双十一公司会有陆续有一些新的需求上线,为了保证线上系统的稳定,我们对上线的审批流畅做了严格的控制.审批的过程会有不同级别的负责人加入进行审批(平常系统上线只需三级负责人审批即可,双十一前后需要二级或一级审核人参与审批),接下来我们就使用职责链模式来设计一下此功能.
- 不使用设计模式
/**
* 审核信息
**/
public class AuthInfo {
private String code;
private String info ="";
public AuthInfo(String code, String... infos) {
this.code = code;
for (String str : infos) {
info = this.info.concat(str +" ");
}
}
public String getCode() {
return code;
}
public void setCode(String code) {
this.code = code;
}
public String getInfo() {
return info;
}
public void setInfo(String info) {
this.info = info;
}
@Override
public String toString() {
return "AuthInfo{" +
"code='" + code + '\'' +
", info='" + info + '\'' +
'}';
}
}
/**
* 模拟审核服务
**/
public class AuthService {
//审批信息 审批人Id+申请单Id
private static Map<String,Date> authMap = new HashMap<String, Date>();
/**
* 审核流程
* @param uId 审核人id
* @param orderId 审核单id
*/
public static void auth(String uId, String orderId){
System.out.println("进入审批流程,审批人ID: " + uId);
authMap.put(uId.concat(orderId),new Date());
}
//查询审核结果
public static Date queryAuthInfo(String uId, String orderId){
return authMap.get(uId.concat(orderId)); //key=审核人id+审核单子id
}
}
public class AuthController {
//审核接口
public AuthInfo doAuth(String name, String orderId, Date authDate) throws ParseException {
//三级审批
Date date = null;
//查询是否存在审核信息,查询条件: 审核人ID+订单ID,返回Map集合中的Date
date = AuthService.queryAuthInfo("1000013", orderId);
//如果为空,封装AuthInfo信息(待审核)返回
if(date == null){
return new AuthInfo("0001","单号: "+orderId,"状态: 等待三级审批负责人进行审批");
}
//二级审批
SimpleDateFormat f = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");// 时间格式化
//二级审核人主要审核双十一之前, 11-01 ~ 11-10号的请求,所以要对传入的审核时间进行判断
//审核时间 大于 2022-11-01 并且 小于 2022-11-10,Date1.after(Date2),当Date1大于Date2时，返回TRUE,Date1.before(Date2)，当Date1小于Date2时，返回TRUE
if(authDate.after(f.parse("2022-11-01 00:00:00")) && authDate.before(f.parse("2022-11-10 00:00:00"))){
//条件成立,查询二级审核的审核信息
date = AuthService.queryAuthInfo("1000012",orderId);
//如果为空,还是待二级审核人审核状态
if(date == null){
return new AuthInfo("0001","单号: "+orderId,"状态: 等待二级审批负责人进行审批");
}
}
//一级审批
//审核范围是在11-11日 ~ 11-31日
if(authDate.after(f.parse("2022-11-11 00:00:00")) && authDate.before(f.parse("2022-11-31 00:00:00"))){
date = AuthService.queryAuthInfo("1000011",orderId);
if(date == null){
return new AuthInfo("0001","单号: "+orderId,"状态: 等待一级审批负责人进行审批");
}
}
return new AuthInfo("0001","单号: "+orderId,"申请人:"+ name +", 状态: 审批完成!");
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) throws ParseException {
AuthController controller = new AuthController();
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date date = sdf.parse("2022-11-12 00:00:00");
//设置申请流程
//三级审核
//1.调用doAuth方法,模拟发送申请人相关信息
AuthInfo info1 = controller.doAuth("研发小周", "100001000010000", date);
System.out.println("当前审核状态: " + info1.getInfo());
/**
* 2.模拟进行审核操作, 虚拟审核人ID: 1000013
* 调用auth() 方法进行审核操作, 就是向Map中添加一个 审核人ID和申请单ID
*/
AuthService.auth("1000013", "100001000010000");
System.out.println("三级负责人审批完成,审批人: 王工");
System.out.println("===========================================================================");
//二级审核
//1.调用doAuth方法,模拟发送申请人相关信息
AuthInfo info2 = controller.doAuth("研发小周", "100001000010000", date);
System.out.println("当前审核状态: " + info2.getInfo());
/**
* 2.模拟进行审核操作, 虚拟审核人ID: 1000012
* 调用auth() 方法进行审核操作, 就是向Map中添加一个 审核人ID和申请单ID
*/
AuthService.auth("1000012", "100001000010000");
System.out.println("二级负责人审批完成,审批人: 张经理");
System.out.println("===========================================================================");
//一级审核
//1.调用doAuth方法,模拟发送申请人相关信息
AuthInfo info3 = controller.doAuth("研发小周", "100001000010000", date);
System.out.println("当前审核状态: " + info3.getInfo());
/**
* 2.模拟进行审核操作, 虚拟审核人ID: 1000012
* 调用auth() 方法进行审核操作, 就是向Map中添加一个 审核人ID和申请单ID
*/
AuthService.auth("1000011", "100001000010000");
System.out.println("一级负责人审批完成,审批人: 罗总");
}
}
- 职责链模式重构代码
下图是为当前业务设计的责任链结构,统一抽象类AuthLink 下 有三个子类,将三个子类的执行通过编排,模拟出一条链路,这个链路就是业务中的责任链.
/**
* 抽象审核链类
*/
public abstract class AuthLink {
protected Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AuthLink.class);
protected SimpleDateFormat f = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
protected String levelUserId; //审核人ID
protected String levelUserName; //审核人姓名
protected AuthLink next; //持有下一个处理类的引用
public AuthLink(String levelUserId, String levelUserName) {
this.levelUserId = levelUserId;
this.levelUserName = levelUserName;
}
//获取下一个处理类
public AuthLink getNext() {
return next;
}
//责任链中添加处理类
public AuthLink appendNext(AuthLink next) {
this.next = next;
return this;
}
//抽象审核方法
public abstract AuthInfo doAuth(String uId, String orderId, Date authDate);
}
/*
* 一级负责人
*/
public class Level1AuthLink extends AuthLink {
private Date beginDate = f.parse("2020-11-11 00:00:00");
private Date endDate = f.parse("2020-11-31 23:59:59");
public Level1AuthLink(String levelUserId, String levelUserName) throws ParseException {
super(levelUserId, levelUserName);
}
@Override
public AuthInfo doAuth(String uId, String orderId, Date authDate) {
Date date = AuthService.queryAuthInfo(levelUserId, orderId);
if (null == date) {
return new AuthInfo("0001", "单号：", orderId, " 状态：待一级审批负责人 ", levelUserName);
}
AuthLink next = super.getNext();
if (null == next) {
return new AuthInfo("0000", "单号：", orderId, " 状态：一级审批完成", " 时间：", f.format(date), " 审批人：", levelUserName);
}
if (authDate.before(beginDate) || authDate.after(endDate)) {
return new AuthInfo("0000", "单号：", orderId, " 状态：一级审批完成", " 时间：", f.format(date), " 审批人：", levelUserName);
}
return next.doAuth(uId, orderId, authDate);
}
}
/**
* 二级负责人
*/
public class Level2AuthLink extends AuthLink {
private Date beginDate = f.parse("2020-11-11 00:00:00");
private Date endDate = f.parse("2020-11-31 23:59:59");
public Level2AuthLink(String levelUserId, String levelUserName) throws ParseException {
super(levelUserId, levelUserName);
}
public AuthInfo doAuth(String uId, String orderId, Date authDate) {
Date date = AuthService.queryAuthInfo(levelUserId, orderId);
if (null == date) {
return new AuthInfo("0001", "单号：", orderId, " 状态：待二级审批负责人 ", levelUserName);
}
AuthLink next = super.getNext();
if (null == next) {
return new AuthInfo("0000", "单号：", orderId, " 状态：二级审批完成", " 时间：", f.format(date), " 审批人：", levelUserName);
}
if (authDate.before(beginDate) || authDate.after(endDate) ) {
return new AuthInfo("0000", "单号：", orderId, " 状态：二级审批完成", " 时间：", f.format(date), " 审批人：", levelUserName);
}
return next.doAuth(uId, orderId, authDate);
}
}
/**
* 三级负责人
*/
public class Level3AuthLink extends AuthLink {
public Level3AuthLink(String levelUserId, String levelUserName) {
super(levelUserId, levelUserName);
}
public AuthInfo doAuth(String uId, String orderId, Date authDate) {
Date date = AuthService.queryAuthInfo(levelUserId, orderId);
if (null == date) {
return new AuthInfo("0001", "单号：", orderId, " 状态：待三级审批负责人 ", levelUserName);
}
AuthLink next = super.getNext();
if (null == next) {
return new AuthInfo("0000", "单号：", orderId, " 状态：三级审批完成", " 时间：", f.format(date), " 审批人：", levelUserName);
}
return next.doAuth(uId, orderId, authDate);
}
}
测试
public class Client {
private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ApiTest.class);
@Test
public void test_AuthLink() throws ParseException {
AuthLink authLink = new Level3AuthLink("1000013", "王工")
.appendNext(new Level2AuthLink("1000012", "张经理")
.appendNext(new Level1AuthLink("1000011", "段总")));
SimpleDateFormat f = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date currentDate = f.parse("2020-11-18 23:49:46");
logger.info("测试结果：{}", JSON.toJSONString(authLink.doAuth("研发牛马", "1000998004813441", currentDate)));
// 模拟三级负责人审批
AuthService.auth("1000013", "1000998004813441");
logger.info("测试结果：{}", "模拟三级负责人审批，王工");
logger.info("测试结果：{}", JSON.toJSONString(authLink.doAuth("研发牛马", "1000998004813441", currentDate)));
// 模拟二级负责人审批
AuthService.auth("1000012", "1000998004813441");
logger.info("测试结果：{}", "模拟二级负责人审批，张经理");
logger.info("测试结果：{}", JSON.toJSONString(authLink.doAuth("研发牛马", "1000998004813441", currentDate)));
// 模拟一级负责人审批
AuthService.auth("1000011", "1000998004813441");
logger.info("测试结果：{}", "模拟一级负责人审批，段总");
logger.info("测试结果：{}", JSON.toJSONString(authLink.doAuth("研发牛马", "1000998004813441", currentDate)));
}
}
从上面的代码结果看,我们的责任链已经生效,按照责任链的结构一层一层审批.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。并且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。
5 职责链模式总结
- 职责链模式的优点：
-
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。
- 职责链模式的缺点:
- 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。
- 使用场景分析
责任链模式常见的使用场景有以下几种情况。
- 在运行时需要动态使用多个关联对象来处理同一次请求时。比如，请假流程、员工入职流程、编译打包发布上线流程等。
- 不想让使用者知道具体的处理逻辑时。比如，做权限校验的登录拦截器。
- 需要动态更换处理对象时。比如，工单处理系统、网关 API 过滤规则系统等。
- 职责链模式常被用在框架开发中,用来实现框架的过滤器、拦截器功能,让框架的使用者在不修改源码的情况下,添加新的过滤拦截功能.