设计模式

Appearance

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）笔记 ​

定义 ​

责任链模式是一种行为设计模式，它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。

英文原文定义：

The Chain of Responsibility Pattern avoids 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.

核心概念 ​

责任链模式通过建立处理对象的链式结构，使请求可以沿着链传递，直到被某个处理者处理。这种模式实现了请求发送者和接收者的解耦。

主要角色 ​

  1. Handler（抽象处理者）：定义处理请求的接口，通常包含设置后继者的方法
  2. ConcreteHandler（具体处理者）：实现处理请求的具体逻辑，可以访问后继者
  3. Client（客户端）：创建处理链，并向链头的处理者提交请求

优缺点 ​

优点 ​

  • 降低耦合度：请求发送者不需要知道哪个对象会处理请求
  • 动态灵活：可以在运行时动态改变链中的处理者或它们的顺序
  • 单一职责原则：每个处理者只需关注自己处理的请求
  • 开闭原则：可以新增处理者而不修改现有代码

缺点 ​

  • 请求可能未被处理：如果链配置不当，请求可能到达链尾都未被处理
  • 性能影响：较长的责任链可能影响性能（可通过非纯责任链优化）
  • 调试困难：请求的传递过程可能使调试变得复杂

解决的问题 ​

责任链模式主要解决以下经典问题：

  1. 多条件流程处理：当需要多个条件判断分支处理请求时
  2. 动态指定处理者：当处理请求的对象需要动态指定时
  3. 解耦请求发送者和接收者：当不希望明确指定请求接收者时
  4. 审批流程：多级审批、权限检查等场景

实现注意事项 ​

  1. 链的构建方式：

    • 客户端显式构建（更灵活）
    • 处理者自组织构建（更内聚）

  2. 请求传递控制：

    • 纯责任链：必须被某个处理者处理
    • 非纯责任链：允许不被处理

  3. 后继者引用：

    • 可以定义在抽象处理者中（所有子类共享）
    • 也可以由具体处理者自行维护

  4. 请求对象设计：

    • 包含处理所需的所有信息
    • 可以考虑包含处理状态

  5. 性能优化：

    • 对于长链，可以考虑短路处理（提前终止）
    • 缓存常用处理路径

实现变体 ​

  1. 纯责任链：

    • 请求必须被处理
    • 每个处理者要么处理请求，要么传递给下一个

  2. 非纯责任链：

    • 请求可能不被处理
    • 更常见于实际应用

  3. 功能链：

    • 每个处理者对请求进行部分处理
    • 类似于管道过滤器模式

  4. 树形结构链：

    • 处理者形成树形结构
    • 请求可以沿多个路径传递

与其他模式的关系 ​

相似模式区分 ​

  1. 装饰器模式：

    • 责任链：处理者决定是否处理请求
    • 装饰器：所有装饰者都会参与处理

  2. 命令模式：

    • 责任链：多个处理者选择执行
    • 命令：将请求封装为对象

  3. 组合模式：

    • 责任链：处理者形成链式结构
    • 组合：处理者形成树形结构

常见搭配组合 ​

  1. 责任链 + 组合：构建树形处理结构
  2. 责任链 + 策略：不同处理者使用不同策略
  3. 责任链 + 模板方法：处理流程中应用模板方法
  4. 责任链 + 享元：共享处理者实例

典型应用场景 ​

  • 异常处理（try-catch-finally块）
  • 事件冒泡（GUI事件处理）
  • 审批工作流（采购审批、请假审批）
  • Web请求过滤器（Servlet Filter）
  • 日志记录器（不同级别的日志处理）
  • 游戏中的输入处理

代码示例（请假审批实现） ​

java
// 抽象处理者
abstract class Approver {
    protected Approver successor;
    
    public void setSuccessor(Approver successor) {
        this.successor = successor;
    }
    
    public abstract void processRequest(LeaveRequest request);
}

// 具体处理者：主管
class Supervisor extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(LeaveRequest request) {
        if (request.getDays() <= 3) {
            System.out.println("Supervisor approved leave for " + request.getDays() + " days");
        } else if (successor != null) {
            successor.processRequest(request);
        }
    }
}

// 具体处理者：经理
class Manager extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(LeaveRequest request) {
        if (request.getDays() <= 10) {
            System.out.println("Manager approved leave for " + request.getDays() + " days");
        } else if (successor != null) {
            successor.processRequest(request);
        }
    }
}

// 具体处理者：总监
class Director extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(LeaveRequest request) {
        System.out.println("Director approved leave for " + request.getDays() + " days");
    }
}

// 请求类
class LeaveRequest {
    private int days;
    private String reason;
    
    // 构造方法和getter省略
}

// 客户端代码
Approver supervisor = new Supervisor();
Approver manager = new Manager();
Approver director = new Director();

supervisor.setSuccessor(manager);
manager.setSuccessor(director);

LeaveRequest request1 = new LeaveRequest(2, "Family event");
supervisor.processRequest(request1);

LeaveRequest request2 = new LeaveRequest(5, "Medical leave");
supervisor.processRequest(request2);