Java设计模式-责任链模式

一、责任链模式简介

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）是一种行为型设计模式，‌它允许多个对象处理一个请求，‌每个对象都有机会处理请求，‌如果处理不了则传递给下一个对象，‌直到请求被处理或没有对象可以处理。‌

责任链模式的主要目的是通过减少请求发送者和接收者之间的耦合度来提高系统的灵活性和可扩展性。‌它通过将处理请求的责任分配给一系列的对象，‌每个对象都有机会处理请求，‌如果当前对象无法处理请求，‌则将请求传递给下一个对象，‌直到找到能够处理请求的对象。‌这种方式可以动态地组织和管理对象，‌使得请求发送者不需要知道具体是哪个对象处理了它的请求，‌从而实现了发送者和接收者之间的解耦。‌

1. JDK 中的责任链模式示例

让我们看一下 JDK 中的责任链模式的示例，然后我们将继续实现此模式的实际示例。我们知道，我们可以在try-catch 块代码中有多个 catch 块。这里每个 catch 块都是一种处理器，用于处理该特定异常。因此，当 try 块中发生任何异常时，它会发送到第一个 catch 块进行处理。如果 catch 块无法处理它，它会将请求转发到链中的下一个对象，即下一个 catch 块。如果最后一个 catch 块也无法处理它，则将异常抛出链外并传递给调用程序。

2. 责任链设计模式示例

责任链模式的一个很好的例子是ATM 取款机。用户输入要取款的金额，机器会根据定义的货币钞票（例如 50 美元、20 美元、10 美元等）取款。如果用户输入的金额不是 10 的倍数，则会抛出错误。我们将使用责任链模式来实现此解决方案。链将按照下图所示的顺序处理请求。

请注意，我们可以在单个程序中轻松实现此解决方案，但复杂性会增加，并且解决方案将紧密耦合。因此，我们将创建一个取款系统链，以取款 50 美元、20 美元和 10 美元的钞票。

二、责任链模式角色

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）其目的是为了链接一系列的处理对象，这些处理对象之间具有先后顺序，且每个处理对象只需处理自己负责的请求。在责任链模式中，有以下几个关键角色：

1. 抽象处理者（Handler）：定义一个处理请求的接口，包含抽象处理方法和一个后继链接点。

2. 具体处理者（Concrete Handler）：实现抽象处理者的处理方法，决定是否进行处理，如果不处理则将请求传递给后继者。

三、责任链模式优点

Java责任链模式的优点主要包括减少耦合度、‌增强灵活性、‌职责分离以及提高代码可维护性。‌

1. 减少耦合度：‌责任链模式通过将请求的发送者和接收者解耦，‌降低了发送者和处理者之间的依赖关系。‌这种解耦有助于减少模块或组件之间的依赖，‌使得它们可以独立地变化和演化，‌提高了系统的灵活性和可维护性1。‌

2. 增强灵活性：‌责任链模式允许根据需要动态地增加或修改处理者，‌而不影响其他处理者。‌这种灵活性使得系统能够适应不同的业务需求，‌而无需对现有代码进行大量修改。‌

3. 职责分离：‌每个处理者只专注于处理自己职责范围内的请求，‌这有助于清晰地分离不同的处理逻辑，‌使得系统的各个部分更加专注于完成特定的任务。‌

4. 提高代码可维护性：‌责任链模式将复杂的处理过程分散到多个处理者中，‌避免了臃肿的处理逻辑，‌提高了代码的可维护性和可读性。‌

通过这些优点，‌责任链模式在软件开发中表现出其独特的价值和实用性，‌特别是在需要处理多种类型请求或需要根据业务需求动态调整处理逻辑的场景中。‌

四、责任链模式应用场景

Java责任链模式的应用场景主要包括日志处理、‌过滤器链、‌链式调用、‌错误处理、‌消息处理、‌过滤器(Servlet)、‌拦截器(Spring框架)、‌异常处理和日志记录。‌

• 日志处理：‌当需要对日志进行处理，‌并按照一定的规则进行过滤和分类时，‌可以使用责任链模式。‌每个处理器负责处理一种类型的日志，‌如果无法处理则传递给下一个处理器。‌
• 日志记录：‌在Java中，‌可以使用责任链模式来记录日志。‌每个日志记录器都可以决定是否需要记录该日志，‌或者将其转发给下一个日志记录器进行记录。‌
• 过滤器链：‌当需要对某个请求进行一系列的过滤操作时，‌可以使用责任链模式。‌每个过滤器负责执行一种过滤操作，‌如果某个过滤器无法处理，‌则将请求传递给下一个过滤器。‌
• 链式调用：‌当需要按照一定的顺序调用一系列方法时，‌可以使用责任链模式。‌每个方法负责执行特定的操作，‌如果某个方法无法处理，‌则将请求传递给下一个方法。‌
• 错误处理：‌当需要处理一系列可能出现的错误时，‌可以使用责任链模式。‌每个处理器负责处理一种错误类型，‌如果某个处理器无法处理，‌则将错误传递给下一个处理器。‌
• 消息处理：‌当需要处理一系列不同类型的消息时，‌可以使用责任链模式。‌每个处理器负责处理一种消息类型，‌如果某个处理器无法处理，‌则将消息传递给下一个处理器。‌
• 过滤器(Servlet)：‌在Servlet中，‌过滤器就是使用责任链模式实现的。‌每个过滤器都可以决定是否处理请求，‌或者将其转发给下一个过滤器进行处理。‌
• 拦截器(Spring框架)：‌在Spring框架中，‌拦截器就是使用责任链模式实现的。‌拦截器可以对请求进行预处理或后处理，‌也可以将请求转发给下一个拦截器进行处理。‌
• 异常处理：‌在Java中，‌可以使用责任链模式来处理异常。‌首先，‌程序先尝试使用自定义的异常处理器来处理异常，‌如果该处理器无法处理异常，‌则将其转发给下一个处理器进行处理。‌

总之，‌责任链模式适用于需要将请求或操作按照一定的顺序进行处理，‌并且每个处理器只负责处理自己能够处理的部分的场景。‌

五、责任链模式代码示例

// 抽象处理者
abstract class Handler {protected Handler nextHandler;public Handler setNext(Handler nextHandler) {this.nextHandler = nextHandler;return nextHandler; // 支持链式调用}public abstract void handleRequest(int request);
}// 具体处理者A
class ConcreteHandlerA extends Handler {public void handleRequest(int request) {if (request >= 0 && request < 10) {System.out.println("请求 " + request + " 由处理者A处理。");} else if (nextHandler != null) {nextHandler.handleRequest(request);}}
}// 具体处理者B
class ConcreteHandlerB extends Handler {public void handleRequest(int request) {if (request >= 10 && request < 20) {System.out.println("请求 " + request + " 由处理者B处理。");} else if (nextHandler != null) {nextHandler.handleRequest(request);}}
}// 客户端代码
public class Client {public static void main(String[] args) {Handler handlerA = new ConcreteHandlerA();Handler handlerB = new ConcreteHandlerB();handlerA.setNext(handlerB); // 设置责任链handlerA.handleRequest(5);  // 输出: 请求 5 由处理者A处理。handlerA.handleRequest(15); // 输出: 请求 15 由处理者B处理。}
}

在这个例子中，我们定义了一个抽象的处理者类Handler和两个具体的处理者类ConcreteHandlerA和ConcreteHandlerB。在客户端代码中，我们创建了两个具体处理者的实例并通过setNext方法构建了责任链。当客户端发送请求时，请求会沿着责任链传递，直到找到能处理该请求的处理者为止。这个模式在Java Web中的过滤器（Filter）实现上有广泛的应用。

六、总结

综上，责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）是一种行为型设计模式。

责任链模式其目的是为了链接一系列的处理对象，这些处理对象之间具有先后顺序，且每个处理对象只需处理自己负责的请求。

适用于需要将请求或操作按照一定的顺序进行处理，‌并且每个处理器只负责处理自己能够处理的部分的场景。‌