「设计模式」责任链模式

一、概述

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。

在现实生活中，常常会出现这样的事例：一个请求有多个对象可以处理，但每个对象的处理条件或权限不同。例如，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，员工必须根据自己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，这增加了难度。这样的例子还有很多，如找领导出差报销、生活中的“击鼓传花”游戏等。

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，如果用责任链模式都能很好解决。

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二、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。
• 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。

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三、案例实现

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。

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);
}

处理者实现类

//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。");
    }
}

客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //请假条来一张
        LeaveRequest leave = new LeaveRequest("小黄",8,"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);
    }
}

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四、优缺点

优点

• 降低耦合度，使请求的发送者和接收者解耦，便于灵活的、可插拔的定义请求处理过程；

• 简化、封装了请求的处理过程，并且这个过程对客户端而言是透明的，以便于动态地重新组织链以及分配责任，增强请求处理的灵活性；

• 可以从职责链任何一个节点开始，也可以随时改变内部的请求处理规则，每个请求处理者都可以去动态地指定他的继任者；

• 职责链可简化对象间的相互连接。它们仅需保持一个指向其后继者的引用，而不需保持它所有的候选接受者的引用；

• 增加新的请求处理类很方便。

缺点

• 不能保证请求一定被接收。既然一个请求没有明确的接收者，那么就不能保证它一定会被处理；
• 该请求可能一直到链的末端都得不到处理。一个请求也可能因该链没有被正确配置而得不到处理；
• 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。

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五、应用场景

• 有多个对象可以处理一个请求，哪个对象处理该请求由运行时刻自动确定。
• 可动态指定一组对象处理请求，或添加新的处理者。
• 在不明确指定请求处理者的情况下，向多个处理者中的一个提交请求。

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六、模拟过滤器机制

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<Filter> filters = new ArrayList<Filter>();
  
      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);
      }
  }
  

  运行效果和我们javaweb中的效果一样，要想理解为什么打印顺序会这样，需要重点去理解FilterChain类中doFilter方法：
  

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七、拓展

职责链模式存在以下两种情况。

• **纯的职责链模式：**一个请求必须被某一个处理者对象所接收，且一个具体处理者对某个请求的处理只能采用以下两种行为之一：自己处理（承担责任）；把责任推给下家处理。
• 不纯的职责链模式：允许出现某一个具体处理者对象在承担了请求的一部分责任后又将剩余的责任传给下家的情况，且一个请求可以最终不被任何接收端对象所接收。

纯的责任链模式的实际例子很难找到，一般看到的例子均是不纯的责任链模式的实现。

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八、小结

• 在职责链模式里，很多对象由每一个对象对其下家的引用而连接起来形成一条链。请求在这个链上传递，直到链上的某一个对象决定处理此请求。发出这个请求的客户端并不知道链上的哪一个对象最终处理这个请求，这使得系统可以在不影响客户端的情况下动态地重新组织链和分配责任。
• 职责链模式的主要优点在于可以降低系统的耦合度，简化对象的相互连接，同时增强给对象指派职责的灵活性，增加新的请求处理类也很方便；其主要缺点在于不能保证请求一定被接收，且对于比较长的职责链，请求的处理可能涉及到多个处理对象，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。

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参考

Java 设计模式 —— 责任链模式

黑马程序员