设计模式之责任链模式
简介
责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）属于设计模式的行为型模式。责任链模式与多米诺骨牌有点类似，请求在链中从前向后传递，一直到最后一个。当然责任链的处理可以复杂的多。
定义
责任链模式：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者与请求处理者耦合在一起。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。
可以看到在标准的责任链中，请求是只由一个对象来处理的。不过我们不用拘泥于这个定义，责任链的主要目的是将请求处理的各个对象解耦出来，至于在链中传递时有多少个对象处理了请求，其实并不重要。
角色
从定义中可以看出，责任链模式包含的角色有有发送者，请求处理接口，具体请求处理实现及将实现连接起来的链。
发送者：产生请求对象，发起对链的调用 请求处理接口： 定义处理的标准接口，所有的具体请求处理实现都需要实现这个接口，链只需要依赖接口即可 具体请求处理实现：对请求进行处理，并决定是否继续向后传递请求 链：将所有的请求组装到一起，变成一个有序的处理链条
责任链模式可简单可复杂，一般来说接口和实现是必须的，链对象可以简单变为一个 List，处理顺序也可以简化为 for 循环与发送者耦合到一起。如果处理比较复杂，像 Servlet Filter，网络请求库的Handler等框架则会有一个链对象，而且链中的下一级调用与否是由 handler 来决定的。
模式说明
在日志打印框架中，我们会定义很多日志级别，不同级别的日志logger我们可以使用责任链模式来串联起来。
//日志级别
public enum LogLevel {
DEBUG, INFO, WARN, ERROR
}
@FunctionalInterface
public interface Logger {
abstract void log(String msg, LogLevel level);
//utitlity methods
default void debug(String msg) {
log(msg, LogLevel.DEBUG);
}
default void info(String msg) {
log(msg, LogLevel.INFO);
}
default void warn(String msg) {
log(msg, LogLevel.WARN);
}
default void error(String msg) {
log(msg, LogLevel.ERROR);
}
default Logger appendNext(Logger logger) {
return (msg, level) -> {
//call self
log(msg, level);
//call next Logger
logger.log(msg, level);
}
}
}
public class LoggerFactory {
public static Logger consoleLogger(LogLevel[] levels) {
EnumSet<LogLevel> set = EnumSet.copyOf(Arrays.asList(levels));
return (msg, level) {
if (set.contains(level)) {
System.out.println("log to console: " + msg);
}
}
}
public static Logger fileLogger(LogLevel[] levels) {
EnumSet<LogLevel> set = EnumSet.copyOf(Arrays.asList(levels));
return (msg, level) {
if (set.contains(level)) {
System.out.println("log to file: " + msg);
}
}
}
public static Logger emailLogger(LogLevel[] levels) {
EnumSet<LogLevel> set = EnumSet.copyOf(Arrays.asList(levels));
return (msg, level) {
if (set.contains(level)) {
System.out.println("log to email: " + msg);
}
}
}
}
/**
* Logger user
*/
public class Application {
public static void main(String[] args) {
Logger logger = LoggerFactory.consoleLogger(LoggerLevel.values()
.appendNext(LoggerFactory.fileLogger(new LogLevel[]{LogLevel.INFO, LogLevel.WARN, LogLevel.ERROR})
.appendNext(LoggerFactory.emailLogger(new LogLevel[]{LogLevel.ERROR});
logger.debug("log will only show in console logger");
logger.info("log will be printed in console and file loggers");
logger.warn("log will show in console and file loggers");
logger.error("log will show in console, file and email loggers");
}
}使用场景
- 一个请求需要被多次处理，将处理过程解耦的场景（Logger）
- 有多级处理，由前面的处理结果来决定后续逻辑是否继续（Filter，Handler）
- 现实场景中的级联处理情况，像在公司中审批从下往上审批（workflow）
- 责任链是一个从前到后的处理流程，这与我们平常学习到的面向过程变成是一致的，因此函数的处理流程都可以抽象成责任链模式
优点
- 处理解耦，众多的处理逻辑不是集中在一起使用
if..ele来判断，而是由各自的类来决定如何处理 - 符合开闭原则，增加处理逻辑不用修改其他的类，只需要增加到处理链条上
- 符合最少知识原则。没有一个类负责所有的判断，每个处理类只负责自己的相关部分即可
缺点
- 处理逻辑分散在很多类中，造成调试困难
- 处理逻辑在不同的类中有时很改变请求对象，这就必须要小心维护链中处理对象的顺序
- 请求处理分散，不能保证请求一定被处理
链的构造要小心，可能造成死循环- 类过多，增加了函数调用，会造成性能损失
责任链的变种
纯的责任链一般要求请求只会被一个处理对象处理，也就是说链中的对象要么处理请求，要么调用下一个对象。要求太严格，只起到了解耦逻辑的作用。
日常使用的一般都是不纯的责任链（期待以后这变成责任链的正确定义），每个处理对象处理一部分逻辑，连起来变成整个逻辑。而且每个对象也不一定要传递给下一级，而是终止请求处理（拦截器Filter，Interceptor，Handler都是这种形式）。上面的日志处理例子也是不纯的责任链。
责任链使用中一般都是前后相连的一根链条，这是为了简单。链也可以变成树或有向图，也就是每个处理对象可以由多个后继，增加处理的灵活性（没见过）。
最佳实践
- 链一般是由客户端或其他方法创建的，可以与设计模式的创建型模式相结合
- 上面我们使用了接口，也可以使用抽象类来定义模版方法，决定是调用下一级还是使用当前处理。子类只需实现判断条件和处理逻辑即可，链交由父类模板
- 责任链模式是一种工作流思想，可以认为是一种语言级别的工作流实现。如果流程太过复杂，责任链模式是有短板的，这时可以考虑引入工作流引擎。