设计模式:如何优雅地使用责任链模式


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责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)在《Head First设计模式》一书中被称为“剩下的模式”,其实使用也是蛮多的。最近在学习Netty的过程中用到了责任链模式,在此反过头来重温一下责任链模式。

当你想要让一个以上的对象有机会能够处理某个请求的时候,就使用责任链模式。

一、场景

借用《Head First设计模式》书中的典型场景:需要处理四种类型的电子邮件,第一种类型是粉丝寄来的信,表示他们喜欢新推出的游戏;第二种类型是父母寄来的信,他们抱怨孩子总是沉迷游戏而忘记做作业;第三种类型是店家希望在其他地方也摆放糖果机;第四种类型是垃圾邮件。现在已经可以根据邮件内容确定收到的邮件属于哪种类型,需要设计一个程序来处理这些邮件。

Talk is cheap. Show me the code.直接用代码来说话吧。

用枚举来定义四种类型的邮件:

public enum EmailEnum {
    SPAM_EMAIL(1, "Spam_Email"),
    FAN_EMAIL(2, "Fan_Email"),
    COMPLAINT_EMAIL(3, "Complaint_Email"),
    NEW_LOC_EMAIL(4, "New_Loc_Email");

    private Integer code;
    private String desc;

    EmailEnum(Integer code, String desc) {
        this.code = code;
        this.desc = desc;
    }

    public Integer getCode() {
        return code;
    }

    public String getDesc() {
        return desc;
    }
}

假设邮件有两个属性:邮件类型和邮件内容,定义邮件:

public class Email {
    int type;
    String content;

    public Email(int type, String content) {
        this.type = type;
        this.content = content;
    }

    public int getType() {
        return type;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }
}

二、不使用责任链模式

如果不采用责任链模式?使用EmailHandler这个类来统一处理上述四种邮件,程序是这样子的:

public class EmailHandler {

    public void handleEmai(Email email) {
        if (EmailEnum.SPAM_EMAIL.getCode().equals(email.getType())) {
            // 处理垃圾邮件
            handleSpamEmail(email);
        } else if (EmailEnum.FAN_EMAIL.getCode().equals(email.getType())) {
            // 处理粉丝邮件
            handleFanEmail(email);
        } else if (EmailEnum.COMPLAINT_EMAIL.getCode().equals(email.getType())) {
            // 处理抱怨邮件
            handleComplaintEmail(email);
        } else {
            // 处理新增邮件
            handleNewLocEmail(email);
        }
    }

    private void handleNewLocEmail(Email email) {
        System.out.println("handleNewLocEmail...");
        // 处理代码省略
    }

    private void handleComplaintEmail(Email email) {
        System.out.println("handleComplaintEmail...");
        // 处理代码省略
    }

    private void handleFanEmail(Email email) {
        System.out.println("handleFanEmail...");
        // 处理代码省略
    }

    public void handleSpamEmail(Email email) {
        System.out.println("handleSpamEmail...");
        // 处理代码省略
    }
}

这个类虽然强大,但是是不够优雅的:

(1)EmailHandler类较为庞大,各种类型邮件的处理都集中在一个类中,违反了“单一职责原则”。

(2)如果之后增加新的邮件类型、删除某一种邮件类型,或者有其他新功能的拓展,都必须修改源代码并进行严格测试,违反了“开闭原则”。

开放-关闭原则:类应该对扩展开放,对修改关闭。

通俗易懂 | 拉格朗日乘子法

三、使用责任链模式

如何进行改进呢?那就是使用责任链模式,为某个请求创建一个对象链。每个对象按照顺序检查这个请求,并对其处理,或者将它传递给链中的下一个对象。在本例中,当收到电子邮件的时候,先进入第一个处理器SpamHandler,如果SpamHandler无法处理,就将它传给FanHandler,以此类推...

本例使用责任链模式的结构图如图所示:

Handler是一个抽象的处理器,是一个抽象类。抽象类中定义了一个抽象处理器的对象successor,通过该引用,可以形成一条责任链。抽象类中还定义了抽象处理请求的的方法handleRequest()。代码如下:

public abstract class Handler {
    protected Handler successor;

    public void setSuccessor(Handler successor) {
        this.successor = successor;
    }

    public abstract void handleRequest(Email email);
}

SpamHandler、FanHandler、ComplaintHandler和NewLocHandler是具体的处理器,继承抽象类Handler,用来处理具体的邮件请求。处理细节:处理之前要进行类型的判断,看是否能够处理该请求,如果可以处理就处理,否则就转发给后继的处理器去处理。代码如下:

SpamHandler

public class SpamHandler extends Handler{
    @Override
    public void handleRequest(Email email) {
        if (EmailEnum.SPAM_EMAIL.getCode().equals(email.getType())) {
            //处理请求
            System.out.println("SpamHandler handleRequest...");
        }
        else {
            this.successor.handleRequest(email);  //转发请求
        }
    }
}

FanHandler

public class FanHandler extends Handler{
    @Override
    public void handleRequest(Email email) {
        if (EmailEnum.FAN_EMAIL.getCode().equals(email.getType())) {
            //处理请求
            System.out.println("FanHandler handleRequest...");
        }
        else {
            this.successor.handleRequest(email);  //转发请求
        }
    }
}

ComplaintHandler

public class ComplaintHandler extends Handler{
    @Override
    public void handleRequest(Email email) {
        if (EmailEnum.COMPLAINT_EMAIL.getCode().equals(email.getType())) {
            //处理请求
            System.out.println("ComplaintHandler handleRequest...");
        }
        else {
            this.successor.handleRequest(email);  //转发请求
        }
    }
}

NewLocHandler

public class NewLocHandler extends Handler{
    @Override
    public void handleRequest(Email email) {
        if (EmailEnum.NEW_LOC_EMAIL.getCode().equals(email.getType())) {
            //处理请求
            System.out.println("NewLocHandler handleRequest...");
        }
        else {
            this.successor.handleRequest(email);  //转发请求
        }
    }
}

需要注意的是,责任链模式并不创建责任链,责任链的创建工作必须由系统的其他部分来完成,一般是在使用该责任链的客户端中创建责任链。责任链模式降低了请求的发送端和接收端之间的耦合,使多个对象都有机会处理这个请求。下面编写测试类进行测试:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建邮件处理请求
        Email email1 = new Email(1,"aaa");
        Email email2 = new Email(2,"bbb");
        Email email3 = new Email(3,"ccc");
        Email email4 = new Email(4,"ddd");
        // 创建Handler
        SpamHandler handler1 = new SpamHandler();
        FanHandler handler2 = new FanHandler();
        ComplaintHandler handler3 = new ComplaintHandler();
        NewLocHandler handler4 = new NewLocHandler();
        // 创建责任链
        handler1.setSuccessor(handler2);
        handler2.setSuccessor(handler3);
        handler3.setSuccessor(handler4);
        // 处理请求
        handler1.handleRequest(email1);
        handler1.handleRequest(email2);
        handler1.handleRequest(email3);
        handler1.handleRequest(email4);
    }
}

在代码中创建四种类型的邮件用于处理,创建了四种不同的处理器(SpamHandler、FanHandler、ComplaintHandler、NewLocHandler),形成“handler1 -> handler2 -> handler3 -> handler4”的责任链,使用这条责任链处理四种类型的邮件。运行结构如下:

这样处理之后,明显使得请求发送者和接受者解耦;每个实现类都有自己明确且独一无二的职责;如果增加一个类型,只需要再增加一个具体类去继承Handler,书写自己的处理逻辑,在责任链中进行添加;如果删除某种类型的,只需要在构建责任链的时候,把它删除就可以了,实现动态增加或者删除责任,符合设计模式的原则。

四、总结

责任链模式通过建立一条链来组织请求的处理者,请求将沿着链进行传递,请求发送者无须知道请求在何时、何处以及如何被处理,实现了请求发送者与处理者的解耦。在软件开发中,如果遇到有多个对象可以处理同一请求时可以应用责任链模式,例如在Web应用开发中创建一个过滤器链来对请求数据进行过滤,在工作流系统中实现公文的分级审批等等,使用责任链模式可以较好地解决此类问题。

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