【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.nemo.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.nemo.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.nemo.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.nemo.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.nemo.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.nemo.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.nemo.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.nemo.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,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,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

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