设计模式之责任链模式详解(定义、优缺点、应用场景、实例类图）

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。责任链模式通过将多个处理器（处理对象）以链式结构连接起来，使得请求沿着这条链传递，直到有一个处理器处理该请求为止。责任链模式允许多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递请求，直到有一个对象处理它为止。

一、责任链模式的介绍

意图

允许将请求沿着处理者链传递，直到请求被处理为止。

主要解决的问题

解耦请求发送者和接收者，使多个对象都有可能接收请求，而发送者不需要知道哪个对象会处理它。

使用场景

1. 当有多个对象可以处理请求，且具体由哪个对象处理由运行时决定时。

2. 当需要向多个对象中的一个提交请求，而不想明确指定接收者时。

实现方式

1. 定义处理者接口：所有处理者必须实现同一个接口。

2. 创建具体处理者：实现接口的具体类，包含请求处理逻辑和指向链中下一个处理者的引用。

关键代码

1. Handler接口：定义一个方法用于处理请求。

2. ConcreteHandler类：实现Handler接口，包含请求处理逻辑和对下一个处理者的引用。

结构

主要涉及到以下几个核心角色：

1. 抽象处理者（Handler）:

定义一个处理请求的接口，通常包含一个处理请求的方法（如 handleRequest）和一个指向下一个处理者的引用（后继者）。

1. 具体处理者（ConcreteHandler）:

实现了抽象处理者接口，负责处理请求。如果能够处理该请求，则直接处理；否则，将请求传递给下一个处理者。

1. 客户端（Client）:

创建处理者对象，并将它们连接成一条责任链。通常，客户端只需要将请求发送给责任链的第一个处理者，无需关心请求的具体处理过程。

应用实例

1. 击鼓传花：游戏中的传递行为，直到音乐停止。

2. 事件冒泡：在JavaScript中，事件从最具体的元素开始，逐级向上传播。

3. Web服务器：如Apache Tomcat处理字符编码，Struts2的拦截器，以及Servlet的Filter。

二、责任链模式的优缺点

优点

1. 降低耦合度：发送者和接收者之间解耦。

2. 简化对象：对象不需要知道链的结构。

3. 灵活性：通过改变链的成员或顺序，动态地新增或删除责任。

4. 易于扩展：增加新的请求处理类很方便。

缺点

1. 请求未被处理：不能保证请求一定会被链中的某个处理者接收。

2. 性能影响：可能影响系统性能，且调试困难，可能导致循环调用。

3. 难以观察：运行时特征不明显，可能妨碍除错。

三、责任链模式的使用建议

1. 在处理请求时，如果有多个潜在的处理者，考虑使用责任链模式。

2. 确保链中的每个处理者都明确知道如何传递请求到链的下一个环节。

3. 在Java Web开发中，责任链模式有广泛应用，如过滤器链、拦截器等。

四、责任链模式的实现

我们创建抽象类 AbstractLogger，带有详细的日志记录级别。然后我们创建三种类型的记录器，都扩展了 AbstractLogger。每个记录器消息的级别是否属于自己的级别，如果是则相应地打印出来，否则将不打印并把消息传给下一个记录器。

1. 步骤 1：创建抽象的记录器类。

AbstractLogger.java

public abstract class AbstractLogger {
   public static int INFO = 1;
   public static int DEBUG = 2;
   public static int ERROR = 3;
 
   protected int level;
 
   //责任链中的下一个元素
   protected AbstractLogger nextLogger;
 
   public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger){
      this.nextLogger = nextLogger;
   }
 
   public void logMessage(int level, String message){
      if(this.level <= level){
         write(message);
      }
      if(nextLogger !=null){
         nextLogger.logMessage(level, message);
      }
   }
 
   abstract protected void write(String message);
   
}

1. 步骤 2：创建扩展了该记录器类的实体类。

ConsoleLogger.java

public class ConsoleLogger extends AbstractLogger {
 
   public ConsoleLogger(int level){
      this.level = level;
   }
 
   @Override
   protected void write(String message) {    
      System.out.println("Standard Console::Logger: " + message);
   }
}

ErrorLogger.java

public class ErrorLogger extends AbstractLogger {
 
   public ErrorLogger(int level){
      this.level = level;
   }
 
   @Override
   protected void write(String message) {    
      System.out.println("Error Console::Logger: " + message);
   }
}

FileLogger.java

public class FileLogger extends AbstractLogger {
 
   public FileLogger(int level){
      this.level = level;
   }
 
   @Override
   protected void write(String message) {    
      System.out.println("File::Logger: " + message);
   }
}

1. 步骤 3：创建不同类型的记录器。赋予它们不同的错误级别，并在每个记录器中设置下一个记录器。每个记录器中的下一个记录器代表的是链的一部分。

ChainPatternDemo.java

public class ChainPatternDemo {
   
   private static AbstractLogger getChainOfLoggers(){
 
      AbstractLogger errorLogger = new ErrorLogger(AbstractLogger.ERROR);
      AbstractLogger fileLogger = new FileLogger(AbstractLogger.DEBUG);
      AbstractLogger consoleLogger = new ConsoleLogger(AbstractLogger.INFO);
 
      errorLogger.setNextLogger(fileLogger);
      fileLogger.setNextLogger(consoleLogger);
 
      return errorLogger;  
   }
 
   public static void main(String[] args) {
      AbstractLogger loggerChain = getChainOfLoggers();
 
      loggerChain.logMessage(AbstractLogger.INFO, "This is an information.");
 
      loggerChain.logMessage(AbstractLogger.DEBUG, 
         "This is a debug level information.");
 
      loggerChain.logMessage(AbstractLogger.ERROR, 
         "This is an error information.");
   }
}

1. 步骤 4：执行程序，输出结果：

Standard Console::Logger: This is an information.
File::Logger: This is a debug level information.
Standard Console::Logger: This is a debug level information.
Error Console::Logger: This is an error information.
File::Logger: This is an error information.
Standard Console::Logger: This is an error information.

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