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什么是责任链模式？
职责链模式的定义：
| Avoid coupling the sender of a request to its receiver by giving more than one object a chance to handle the request.Chain the receiving objects and pass the request along the chain until an object handles it.（使多个对象都有机会处理请求，从而避免了请求的发送者和接受者之间的耦合关 系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有对象处理它为止。） |
责任链模式的重点是在“链”上，由一条链去处理相似的请求在链中决定谁来处理这个请求，并返回相应的结果，
通用类图如图16-1所示:
图16-1:责任链模式模式通用类图
责任链模式的核心在“链”上，“链”是由多个处理者ConcreteHandler组成的，包含如下几个角色：
● Handler（抽象处理者）：
抽象处理者实现三个职责：
- 一是定义一个请求的处理方法handleMessage，唯一对外开放的方法；
- 二是定义一个链的编排方法setNext，设置下一个处理者；
- 三是定义了具体的请求者必须实现的两个方法：定义自己能够处理的级别getHandlerLevel和具体的处理任务echo。
public abstract class Handler { private Handler nextHandler; // 每个处理者都必须对请求做出处理 public final Response handleMessage(Request request) { Response response = null; // 判断是否是自己的处理级别 if (this.getHandlerLevel().equals(request.getRequestLevel())) { response = this.echo(request); } else { // 不属于自己的处理级别 // 判断是否有下一个处理者 if (this.nextHandler != null) { response = this.nextHandler.handleMessage(request); } else { // 没有适当的处理者，业务自行处理 } } return response; } // 设置下一个处理者是谁 public void setNext(Handler _handler) { this.nextHandler = _handler; } // 每个处理者都有一个处理级别 protected abstract Level getHandlerLevel(); // 每个处理者都必须实现处理任务 protected abstract Response echo(Request request); }
在处理者中涉及三个类：Level类负责定义请求和处理级别，Request类负责封装请 求，Response负责封装链中返回的结果，该三个类都需要根据业务产生，可以在实际应用中完成相关的业务填充:
public class Level { //定义一个请求和处理等级 } public class Request { //请求的等级 public Level getRequestLevel(){ return null; } } public class Response { //处理者返回的数据 }
● ConcreteHandler（具体处理者）:
public class ConcreteHandler1 extends Handler{ /** * 设置自己的处理级别 */ @Override protected Level getHandlerLevel() { // TODO Auto-generated method stub return null; } /** * 定义自己的处理逻辑 */ @Override protected Response echo(Request request) { // TODO Auto-generated method stub return null; } }
定义了三个处理者，代码都是一样，此处不重复贴出。
● Client（客户端）：在客户端或高层模块中对链进行组装，并传递请求，返回结果。
public class Client { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { //声明所有的处理节点 Handler handler1 = new ConcreteHandler1(); Handler handler2 = new ConcreteHandler2(); Handler handler3 = new ConcreteHandler3(); //设置链中的阶段顺序1-->2-->3 handler1.setNext(handler2); handler2.setNext(handler3); //提交请求，返回结果 Response response = handler1.handleMessage(new Request()); } }
在实际应用中，一般会有一个封装类对责任模式进行封装，也就是替代Client类，直接返回链中的第一个处理者，具体链的设置不需要高层次模块关系，这样，更简化了高层次模 块的调用，减少模块间的耦合，提高系统的灵活性。
为什么要用责任链模式
这里有一个业务场景，在万恶的封建社会，女子讲究“三从四德”，“三从”是指“未嫁从父、既嫁从夫、夫死从子”。
不使用责任链模式
以批判的态度去分析这个业务场景，类图如下：
图16-2:腐朽的“三从”类图
IHandler是三个有决策权对象的接口，IWomen是女性的代码。下面是实现：
- IWomen（妇女接口）：
public interface IWomen { //获得个人状况 public int getType(); //获得个人请示 public String getRequest(); }
- Women（妇女实现类）：
public class Women implements IWomen{ /** 通过一个int类型的参数来描述妇女的个人状况 * 1--未出嫁 * 2--出嫁 * 3--夫死 */ private int type = 0; // 妇女的请示 private String request = ""; // 构造函数传递过来请求 public Women(int _type, String _request) { this.type = _type; this.request = _request; } // 获得自己的状况 public int getType() { return this.type; } // 获得妇女的请求 public String getRequest() { return this.request; } }
- IHandler（有处理权的人员接口）：
public interface IHandler { //一个女性（女儿、妻子或者母亲）要求逛街，你要处理这个请求 public void HandleMessage(IWomen women); }
- 实现类：有处理权的人对妇女的请求进行处理，分别有三个实现类，在女儿没有出嫁之前父亲是有决定权的；在女性出嫁后，丈夫有决定权；在女性丧偶后，对母亲提出的请求儿子有决定权；
public class Father implements IHandler { // 未出嫁的女儿来请示父亲 public void HandleMessage(IWomen women) { System.out.println("女儿的请示是：" + women.getRequest()); System.out.println("父亲的答复是:同意"); } } public class Husband implements IHandler { // 妻子向丈夫请示 public void HandleMessage(IWomen women) { System.out.println("妻子的请示是：" + women.getRequest()); System.out.println("丈夫的答复是：同意"); } } public class Son implements IHandler { // 母亲向儿子请示 public void HandleMessage(IWomen women) { System.out.println("母亲的请示是：" + women.getRequest()); System.out.println("儿子的答复是：同意"); } }
- 场景类：
public class Client { public static void main(String[] args) { // 随机挑选几个女性 Random rand = new Random(); ArrayList<IWomen> arrayList = new ArrayList(); for (int i = 0; i < 5; i++) { arrayList.add(new Women(rand.nextInt(4), "看戏")); } // 定义三个请示对象 IHandler father = new Father(); IHandler husband = new Husband(); IHandler son = new Son(); for (IWomen women : arrayList) { if (women.getType() == 1) { // 未结婚少女，请示父亲 System.out.println("\n--------女儿向父亲请示-------"); father.HandleMessage(women); } else if (women.getType() == 2) { // 已婚少妇，请示丈夫 System.out.println("\n--------妻子向丈夫请示-------"); husband.HandleMessage(women); } else if (women.getType() == 3) { // 母亲请示儿子 System.out.println("\n--------母亲向儿子请示-------"); son.HandleMessage(women); } else { // 暂时什么也不做 } } } }
首先是通过随机方法产生了5个古代妇女的对象，然后看她们是如何就看戏这件事去请示的，运行结果如下：
OK，业务已经实现了，但是明显这个业务实现是存在问题的。
● 职责界定不清晰
对女儿提出的请示，应该在父亲类中做出决定，父亲有责任、有义务处理女儿的请示， 因此Father类应该是知道女儿的请求自己处理，而不是在Client类中进行组装出来，也就是说原本应该是父亲这个类做的事情抛给了其他类进行处理。
● 代码臃肿
我们在Client类中写了if…else的判断条件，而且能随着能处理该类型的请示人员越多，if…else的判断就越多。
● 耦合过重
这是什么意思呢，我们要根据Women的type来决定使用IHandler的那个实现类来处理请 求。有一个问题是：如果IHandler的实现类继续扩展怎么办？如果修改Client类，那就违背了开闭原则。
● 异常情况欠考虑
妻子只能向丈夫请示吗？如果妻子（比如一个现代女性穿越到古代了，不懂什么“三从四德”）向自己的父亲请示了，父亲应该做何处理？我们的程序上可没有体现出来，逻辑失败了！
引入责任链模式
针对上面的问题，这时候就该考虑引入责任链模式了。
可以抽象成这样一个结构，女性的请求先发送到父亲类，父亲类一看是自己要处理的，就 作出回应处理，如果女儿已经出嫁了，那就要把这个请求转发到女婿来处理，那女婿一旦去天国报道了，那就由儿子来处理这个请求，类似于如图16-3所示的顺序处理图：
图16-3:女性请示的顺序处理图
父亲、丈夫、儿子每个节点有两个选择：要么承担责任，做出回应；要么把请求转发到后序环节。
根据责任链模式，修改后的类图如下：
图16-4:使用责任链模式后的女子“三从”类图
实现如下：
- 改造后的Handler类：
public abstract class Handler { public final static int FATHER_LEVEL_REQUEST = 1; public final static int HUSBAND_LEVEL_REQUEST = 2; public final static int SON_LEVEL_REQUEST = 3; // 能处理的级别 private int level = 0; // 责任传递，下一个人责任人是谁 private Handler nextHandler; // 每个类都要说明一下自己能处理哪些请求 public Handler(int _level) { this.level = _level; } // 一个女性（女儿、妻子或者是母亲）要求逛街，你要处理这个请求 public final void HandleMessage(IWomen women) { if (women.getType() == this.level) { this.response(women); } else if (this.nextHandler != null) { // 有后续环节，才把请求往后递送 this.nextHandler.HandleMessage(women); } else { // 已经没有后续处理人了，不用处理了 System.out.println("---没地方请示了，按不同意处理---\n"); } } /** 如果不属于你处理的请求，你应该让她找下一个环节的人，如女儿出嫁了， * 还向父亲请示是否可以逛街，那父亲就应该告诉女儿，应该找丈夫请示 */ public void setNext(Handler _handler) { this.nextHandler = _handler; } //有请示那当然要回应 protected abstract void response(IWomen women); }
在这里也用到模板方法模式，在模板方法中判断请求的级别和当前能够处理的级别，如果相同则调用基本方法，做出 反馈；如果不相等，则传递到下一个环节，由下一环节做出回应，如果已经达到环节结尾， 则直接做不同意处理。基本方法response需要各个实现类实现，每个实现类只要实现两个职 责：一是定义自己能够处理的等级级别；二是对请求做出回应。
三个实现类如下：三个实现类分别处理不同等级的请求
- 父亲类：
public class Father extends Handler { // 父亲只处理女儿的请求 public Father() { super(Handler.FATHER_LEVEL_REQUEST); } // 父亲的答复 protected void response(IWomen women) { System.out.println("--------女儿向父亲请示-------"); System.out.println(women.getRequest()); System.out.println("父亲的答复是:同意\n"); } }
- 丈夫类：
public class Husband extends Handler { // 丈夫只处理妻子的请求 public Husband() { super(Handler.HUSBAND_LEVEL_REQUEST); } //丈夫请示的答复 protected void response(IWomen women) { System.out.println("--------妻子向丈夫请示-------"); System.out.println(women.getRequest()); System.out.println("丈夫的答复是：同意\n"); } }
- 儿子类：
public class Son extends Handler { // 儿子只处理母亲的请求 public Son() { super(Handler.SON_LEVEL_REQUEST); } // 儿子的答复 protected void response(IWomen women) { System.out.println("--------母亲向儿子请示-------"); System.out.println(women.getRequest()); System.out.println("儿子的答复是：同意\n"); } }
- Women类的接口没有任何变化
- 实现类稍微有些变化：为了展示结果清晰一点，输出请求的来源
public class Women implements IWomen { /** * 通过一个int类型的参数来描述妇女的个人状况 1--未出嫁 * 2--出嫁 * 3--夫死 */ private int type = 0; // 妇女的请示 private String request = ""; // 构造函数传递过来请求 public Women(int _type, String _request) { this.type = _type; // 为了便于显示，在这里做了点处理 switch (this.type) { case 1: this.request = "女儿的请求是：" + _request; break; case 2: this.request = "妻子的请求是：" + _request; break; case 3: this.request = "母亲的请求是：" + _request; } } // 获得自己的状况 public int getType() { return this.type; } // 获得妇女的请求 public String getRequest() { return this.request; } }
- 场景类：
public class Client { public static void main(String[] args) { // 随机挑选几个女性 Random rand = new Random(); ArrayList<IWomen> arrayList = new ArrayList(); for (int i = 0; i < 5; i++) { arrayList.add(new Women(rand.nextInt(4), "我要看戏")); } // 定义三个请示对象 Handler father = new Father(); Handler husband = new Husband(); Handler son = new Son(); // 设置请示顺序 father.setNext(husband); husband.setNext(son); for (IWomen women : arrayList) { father.HandleMessage(women); } } }
在Client中设置请求的传递顺序，先向父亲请示，不是父亲应该解决的问题，则由父亲 传递到丈夫类解决，若不是丈夫类解决的问题则传递到儿子类解决，最终的结果必然有一个 返回，其运行结果如下所示：
业务调用类Client不用再去做判断到底是需要谁去处理，而且Handler抽象类的子类可以继续增加下去，只需要扩展传递链而已，调用类可以不用了解变化过程，甚至是谁在处理这个请求都不用知道。
责任链模式优缺点
责任链模式优点
- 责任链模式使得一个对象无须知道是其他哪一个对象处理其请求，对象仅需知道该请求会 被处理即可，接收者和发送者都没有对方的明确信息，且链中的对象不需要知道链的结构， 由客户端负责链的创建，降低了系统的耦合度。
- 请求处理对象仅需维持一个指向其后继者的引用，而不需要维持它对所有的候选处理者的 引用，可简化对象的相互连接。
- 在给对象分派职责时，职责链可以给我们更多的灵活性，可以通过在运行时对该链进行动 态的增加或修改来增加或改变处理一个请求的职责。
- 在系统中增加一个新的具体请求处理者时无须修改原有系统的代码，只需要在客户端重新 建链即可，从这一点来看是符合“开闭原则”的。
责任链模式缺点
- 由于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；一个请求也可能因职责链没有被正确配置而得不到处理。
- 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。
- 如果建链不当，可能会造成循环调用，将导致系统陷入死循环。
责任链模式应用场景
在以下情况下可以考虑使用职责链模式：
- 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待运行时刻再确定，客户端只 需将请求提交到链上，而无须关心请求的处理对象是谁以及它是如何处理的。
- 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。
- 可动态指定一组对象处理请求，客户端可以动态创建职责链来处理请求，还可以改变链中 处理者之间的先后次序。
