JAVA设计模式之职责链模式详解

职责链模式

1 职责链模式介绍

职责链模式(chain of responsibility pattern) 定义: 避免将一个请求的发送者与接收者耦合在一起,让多个对象都有机会处理请求.将接收请求的对象连接成一条链,并且沿着这条链传递请求,直到有一个对象能够处理它为止.

在职责链模式中，多个处理器（也就是刚刚定义中说的“接收对象”）依次处理同一个请 求。一个请求先经过 A 处理器处理，然后再把请求传递给 B 处理器，B 处理器处理完后再 传递给 C 处理器，以此类推，形成一个链条。链条上的每个处理器各自承担各自的处理职 责，所以叫作职责链模式。

2 职责链模式原理

职责链模式结构

职责链模式主要包含以下角色:

• 抽象处理者（Handler）角色：定义一个处理请求的接口，包含抽象处理方法和一个后继连接(链上的每个处理者都有一个成员变量来保存对于下一处理者的引用,比如上图中的successor) 。
• 具体处理者（Concrete Handler）角色：实现抽象处理者的处理方法，判断能否处理本次请求，如果可以处理请求则处理，否则将该请求转给它的后继者。
• 客户类（Client）角色：创建处理链，并向链头的具体处理者对象提交请求，它不关心处理细节和请求的传递过程。

3 职责链模式实现

责任链模式的实现非常简单，每一个具体的处理类都会保存在它之后的下一个处理类。当处理完成后，就会调用设置好的下一个处理类，直到最后一个处理类不再设置下一个处理类，这时处理链条全部完成。

public class RequestData {private String data;public RequestData(String data) {this.data = data;}public String getData() {return data;}public void setData(String data) {this.data = data;}
}/*** 抽象处理者类**/
public abstract class Handler {protected Handler successor = null;public void setSuccessor(Handler successor){this.successor = successor;}public abstract void handle(RequestData requestData);
}public class HandlerA extends Handler {@Overridepublic void handle(RequestData requestData) {System.out.println("HandlerA 执行代码逻辑! 处理: " + requestData.getData());requestData.setData(requestData.getData().replace("A",""));if(successor != null){successor.handle(requestData);}else{System.out.println("执行中止!");}}
}public class HandlerB extends Handler {@Overridepublic void handle(RequestData requestData) {System.out.println("HandlerB 执行代码逻辑! 处理: " + requestData.getData());requestData.setData(requestData.getData().replace("B",""));if(successor != null){successor.handle(requestData);}else{System.out.println("执行中止!");}}
}public class HandlerC extends Handler {@Overridepublic void handle(RequestData requestData) {System.out.println("HandlerC 执行代码逻辑! 处理: " + requestData.getData());requestData.setData(requestData.getData());if(successor != null){successor.handle(requestData);}else{System.out.println("执行中止!");}}
}public class Client {public static void main(String[] args) {Handler h1 = new HandlerA();Handler h2 = new HandlerB();Handler h3 = new HandlerC();h1.setSuccessor(h2);h2.setSuccessor(h3);RequestData requestData = new RequestData("请求数据ABCDE");h1.handle(requestData);}}

4 职责链模式应用实例

接下来我们模拟有一个双11期间,业务系统审批的流程,临近双十一公司会有陆续有一些新的需求上线,为了保证线上系统的稳定,我们对上线的审批流畅做了严格的控制.审批的过程会有不同级别的负责人加入进行审批(平常系统上线只需三级负责人审批即可,双十一前后需要二级或一级审核人参与审批),接下来我们就使用职责链模式来设计一下此功能.

1. 不使用设计模式

/*** 审核信息**/
public class AuthInfo {private String code;private String info ="";public AuthInfo(String code, String... infos) {this.code = code;for (String str : infos) {info = this.info.concat(str +" ");}}public String getCode() {return code;}public void setCode(String code) {this.code = code;}public String getInfo() {return info;}public void setInfo(String info) {this.info = info;}@Overridepublic String toString() {return "AuthInfo{" +"code='" + code + '\'' +", info='" + info + '\'' +'}';}
}/*** 模拟审核服务**/
public class AuthService {//审批信息 审批人Id+申请单Idprivate static Map<String,Date> authMap = new HashMap<String, Date>();/*** 审核流程* @param uId    审核人id* @param orderId  审核单id*/public static void auth(String uId, String orderId){System.out.println("进入审批流程,审批人ID: " + uId);authMap.put(uId.concat(orderId),new Date());}//查询审核结果public static Date queryAuthInfo(String uId, String orderId){return authMap.get(uId.concat(orderId)); //key=审核人id+审核单子id}
}public class AuthController {//审核接口public AuthInfo doAuth(String name, String orderId, Date authDate) throws ParseException {//三级审批Date date = null;//查询是否存在审核信息,查询条件: 审核人ID+订单ID,返回Map集合中的Datedate = AuthService.queryAuthInfo("1000013", orderId);//如果为空,封装AuthInfo信息(待审核)返回if(date == null){return new AuthInfo("0001","单号: "+orderId,"状态: 等待三级审批负责人进行审批");}//二级审批SimpleDateFormat f = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");// 时间格式化//二级审核人主要审核双十一之前, 11-01 ~ 11-10号的请求,所以要对传入的审核时间进行判断//审核时间 大于 2022-11-01 并且  小于 2022-11-10,Date1.after(Date2),当Date1大于Date2时，返回TRUE,Date1.before(Date2)，当Date1小于Date2时，返回TRUEif(authDate.after(f.parse("2022-11-01 00:00:00")) && authDate.before(f.parse("2022-11-10 00:00:00"))){//条件成立,查询二级审核的审核信息date = AuthService.queryAuthInfo("1000012",orderId);//如果为空,还是待二级审核人审核状态if(date == null){return new AuthInfo("0001","单号: "+orderId,"状态: 等待二级审批负责人进行审批");}}//一级审批//审核范围是在11-11日 ~ 11-31日if(authDate.after(f.parse("2022-11-11 00:00:00")) && authDate.before(f.parse("2022-11-31 00:00:00"))){date = AuthService.queryAuthInfo("1000011",orderId);if(date == null){return new AuthInfo("0001","单号: "+orderId,"状态: 等待一级审批负责人进行审批");}}return new AuthInfo("0001","单号: "+orderId,"申请人:"+ name +", 状态: 审批完成!");}
}public class Client {public static void main(String[] args) throws ParseException {AuthController controller = new AuthController();SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");Date date = sdf.parse("2022-11-12 00:00:00");//设置申请流程//三级审核//1.调用doAuth方法,模拟发送申请人相关信息AuthInfo info1 = controller.doAuth("研发小周", "100001000010000", date);System.out.println("当前审核状态:  " + info1.getInfo());/*** 2.模拟进行审核操作, 虚拟审核人ID: 1000013* 调用auth() 方法进行审核操作, 就是向Map中添加一个 审核人ID和申请单ID*/AuthService.auth("1000013", "100001000010000");System.out.println("三级负责人审批完成,审批人: 王工");System.out.println("===========================================================================");//二级审核//1.调用doAuth方法,模拟发送申请人相关信息AuthInfo info2 = controller.doAuth("研发小周", "100001000010000", date);System.out.println("当前审核状态:  " + info2.getInfo());/*** 2.模拟进行审核操作, 虚拟审核人ID: 1000012* 调用auth() 方法进行审核操作, 就是向Map中添加一个 审核人ID和申请单ID*/AuthService.auth("1000012", "100001000010000");System.out.println("二级负责人审批完成,审批人: 张经理");System.out.println("===========================================================================");//一级审核//1.调用doAuth方法,模拟发送申请人相关信息AuthInfo info3 = controller.doAuth("研发小周", "100001000010000", date);System.out.println("当前审核状态:  " + info3.getInfo());/*** 2.模拟进行审核操作, 虚拟审核人ID: 1000012* 调用auth() 方法进行审核操作, 就是向Map中添加一个 审核人ID和申请单ID*/AuthService.auth("1000011", "100001000010000");System.out.println("一级负责人审批完成,审批人: 罗总");}
}

2. 职责链模式重构代码

下图是为当前业务设计的责任链结构,统一抽象类AuthLink 下 有三个子类,将三个子类的执行通过编排,模拟出一条链路,这个链路就是业务中的责任链.

/*** 抽象审核链类*/
public abstract class AuthLink {protected Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AuthLink.class);protected SimpleDateFormat f = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");protected String levelUserId;      //审核人IDprotected String levelUserName;   //审核人姓名protected AuthLink next;          //持有下一个处理类的引用public AuthLink(String levelUserId, String levelUserName) {this.levelUserId = levelUserId;this.levelUserName = levelUserName;}//获取下一个处理类public AuthLink getNext() {return next;}//责任链中添加处理类public AuthLink appendNext(AuthLink next) {this.next = next;return this;}//抽象审核方法public abstract AuthInfo doAuth(String uId, String orderId, Date authDate);
}/** 一级负责人*/
public class Level1AuthLink extends AuthLink {private Date beginDate = f.parse("2020-11-11 00:00:00");private Date endDate = f.parse("2020-11-31 23:59:59");public Level1AuthLink(String levelUserId, String levelUserName) throws ParseException {super(levelUserId, levelUserName);}@Overridepublic AuthInfo doAuth(String uId, String orderId, Date authDate) {Date date = AuthService.queryAuthInfo(levelUserId, orderId);if (null == date) {return new AuthInfo("0001", "单号：", orderId, " 状态：待一级审批负责人 ", levelUserName);}AuthLink next = super.getNext();if (null == next) {return new AuthInfo("0000", "单号：", orderId, " 状态：一级审批完成", " 时间：", f.format(date), " 审批人：", levelUserName);}if (authDate.before(beginDate) || authDate.after(endDate)) {return new AuthInfo("0000", "单号：", orderId, " 状态：一级审批完成", " 时间：", f.format(date), " 审批人：", levelUserName);}return next.doAuth(uId, orderId, authDate);}
}/*** 二级负责人*/
public class Level2AuthLink extends AuthLink {private Date beginDate = f.parse("2020-11-11 00:00:00");private Date endDate = f.parse("2020-11-31 23:59:59");public Level2AuthLink(String levelUserId, String levelUserName) throws ParseException {super(levelUserId, levelUserName);}public AuthInfo doAuth(String uId, String orderId, Date authDate) {Date date = AuthService.queryAuthInfo(levelUserId, orderId);if (null == date) {return new AuthInfo("0001", "单号：", orderId, " 状态：待二级审批负责人 ", levelUserName);}AuthLink next = super.getNext();if (null == next) {return new AuthInfo("0000", "单号：", orderId, " 状态：二级审批完成", " 时间：", f.format(date), " 审批人：", levelUserName);}if (authDate.before(beginDate) || authDate.after(endDate) ) {return new AuthInfo("0000", "单号：", orderId, " 状态：二级审批完成", " 时间：", f.format(date), " 审批人：", levelUserName);}return next.doAuth(uId, orderId, authDate);}}/*** 三级负责人*/
public class Level3AuthLink extends AuthLink {public Level3AuthLink(String levelUserId, String levelUserName) {super(levelUserId, levelUserName);}public AuthInfo doAuth(String uId, String orderId, Date authDate) {Date date = AuthService.queryAuthInfo(levelUserId, orderId);if (null == date) {return new AuthInfo("0001", "单号：", orderId, " 状态：待三级审批负责人 ", levelUserName);}AuthLink next = super.getNext();if (null == next) {return new AuthInfo("0000", "单号：", orderId, " 状态：三级审批完成", " 时间：", f.format(date), " 审批人：", levelUserName);}return next.doAuth(uId, orderId, authDate);}}

测试

public class Client {private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ApiTest.class);@Testpublic void test_AuthLink() throws ParseException {AuthLink authLink = new Level3AuthLink("1000013", "王工").appendNext(new Level2AuthLink("1000012", "张经理").appendNext(new Level1AuthLink("1000011", "段总")));SimpleDateFormat f = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");Date currentDate = f.parse("2020-11-18 23:49:46");logger.info("测试结果：{}", JSON.toJSONString(authLink.doAuth("研发牛马", "1000998004813441", currentDate)));// 模拟三级负责人审批AuthService.auth("1000013", "1000998004813441");logger.info("测试结果：{}", "模拟三级负责人审批，王工");logger.info("测试结果：{}", JSON.toJSONString(authLink.doAuth("研发牛马", "1000998004813441", currentDate)));// 模拟二级负责人审批AuthService.auth("1000012", "1000998004813441");logger.info("测试结果：{}", "模拟二级负责人审批，张经理");logger.info("测试结果：{}", JSON.toJSONString(authLink.doAuth("研发牛马", "1000998004813441", currentDate)));// 模拟一级负责人审批AuthService.auth("1000011", "1000998004813441");logger.info("测试结果：{}", "模拟一级负责人审批，段总");logger.info("测试结果：{}", JSON.toJSONString(authLink.doAuth("研发牛马", "1000998004813441", currentDate)));}
}

从上面的代码结果看,我们的责任链已经生效,按照责任链的结构一层一层审批.当工作流程发生变化，可以动态地改变链内的成员或者修改它们的次序，也可动态地新增或者删除责任。并且每个类只需要处理自己该处理的工作，不能处理的传递给下一个对象完成，明确各类的责任范围，符合类的单一职责原则。

5 职责链模式总结

1. 职责链模式的优点：

• 降低了对象之间的耦合度

  该模式降低了请求发送者和接收者的耦合度。

• 增强了系统的可扩展性

  可以根据需要增加新的请求处理类，满足开闭原则。

• 增强了给对象指派职责的灵活性

  当工作流程发生变化，可以动态地改变链内的成员或者修改它们的次序，也可动态地新增或者删除责任。

• 责任链简化了对象之间的连接

  一个对象只需保持一个指向其后继者的引用，不需保持其他所有处理者的引用，这避免了使用众多的 if 或者 if···else 语句。

• 责任分担

  每个类只需要处理自己该处理的工作，不能处理的传递给下一个对象完成，明确各类的责任范围，符合类的单一职责原则。

2. 职责链模式的缺点:

• 不能保证每个请求一定被处理。由于一个请求没有明确的接收者，所以不能保证它一定会被处理，该请求可能一直传到链的末端都得不到处理。
• 对比较长的职责链，请求的处理可能涉及多个处理对象，系统性能将受到一定影响。
• 职责链建立的合理性要靠客户端来保证，增加了客户端的复杂性，可能会由于职责链的错误设置而导致系统出错，如可能会造成循环调用。

3. 使用场景分析

责任链模式常见的使用场景有以下几种情况。

• 在运行时需要动态使用多个关联对象来处理同一次请求时。比如，请假流程、员工入职流程、编译打包发布上线流程等。
• 不想让使用者知道具体的处理逻辑时。比如，做权限校验的登录拦截器。
• 需要动态更换处理对象时。比如，工单处理系统、网关 API 过滤规则系统等。
• 职责链模式常被用在框架开发中,用来实现框架的过滤器、拦截器功能,让框架的使用者在不修改源码的情况下,添加新的过滤拦截功能.