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Python 如何实现职责链设计模式？什么是职责链设计模式？Python 职责链设计模式示例代码

article 2024/11/14 21:34:28

什么是职责链（Chain of Responsibility）设计模式？

职责链（Chain of Responsibility）设计模式是一种行为型设计模式，旨在构建一个对象链，每个对象都有机会处理请求，并且可以将请求传递给链中的下一个对象。

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在这个模式中，请求沿着链条依次传递，直到其中的某个对象处理请求为止。每个处理器（Handler）对象都包含一个指向下一个处理器的引用，形成了一个链式结构。请求进入链条的顶端，并从顶端的处理器开始处理，若顶端处理器无法处理该请求，它会将请求传递给下一个处理器，直至找到合适的处理器为止。
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这种模式的主要目的是解耦发送者和接收者，使多个对象都有机会处理请求，而不需要明确指定请求的接收者。这样可以增强系统的灵活性，因为发送者不需要知道请求最终会由哪个对象处理，同时也可以动态地调整和扩展处理器链。

主要角色：

抽象处理者（Handler）： 定义了处理请求的接口，通常包含一个指向下一个处理者的引用（后继者）。该角色提供一个处理请求的方法，通常是一个抽象方法或者是一个虚拟方法，子类需要实现该方法。抽象处理者可以决定是否将请求传递给下一个处理者。
具体处理者（ConcreteHandler）： 实现了抽象处理者定义的接口，在收到请求时负责处理请求。如果能够处理请求，则直接进行处理；如果不能处理，则将请求传递给下一个处理者。

优点：

解耦发送者和接收者： 发送者无需知道请求的具体处理者，降低了发送者和接收者之间的耦合度，增强了系统的灵活性。
动态的请求处理流程： 可以动态地改变和调整处理请求的顺序和流程，增加了灵活性和可扩展性。
单一职责原则： 每个具体处理者只负责处理自己能够处理的请求，遵循了单一职责原则。
可拓展性： 可以灵活地新增、删除或调整处理者，以适应不同的业务需求。
简化了对象之间的连接： 无需发送者了解整个处理链的结构，只需要将请求发送给链条的起始处理者即可。

缺点：

请求未必被处理： 如果没有合适的处理者处理请求，可能会导致请求未被处理。
链过长可能影响性能： 如果处理链过长，可能会影响性能，因为请求需要在整个链条上进行传递和寻找处理者。

Python 职责链设计模式示例代码（一）：

假设我们要实现在线支付系统中，需要根据用户的信用评级给予不同的授信额度。这个场景可以使用职责链模式来实现。

from abc import ABC, abstractmethod

# 抽象处理者
class CreditHandler(ABC):
    def __init__(self, successor=None):
        self.successor = successor

    def set_successor(self, successor):
        self.successor = successor

    @abstractmethod
    def check_credit(self, user):
        pass

# 具体处理者1 - 优秀信用用户
class ExcellentCreditHandler(CreditHandler):
    def check_credit(self, user):
        if user['credit_score'] >= 80:
            print(f"Excellent credit score for {user['name']}. Credit limit: 50000")
        elif self.successor:
            self.successor.check_credit(user)

# 具体处理者2 - 良好信用用户
class GoodCreditHandler(CreditHandler):
    def check_credit(self, user):
        if 60 <= user['credit_score'] < 80:
            print(f"Good credit score for {user['name']}. Credit limit: 20000")
        elif self.successor:
            self.successor.check_credit(user)

# 具体处理者3 - 一般信用用户
class FairCreditHandler(CreditHandler):
    def check_credit(self, user):
        if user['credit_score'] < 60:
            print(f"Fair credit score for {user['name']}. Credit limit: 10000")
        elif self.successor:
            self.successor.check_credit(user)

# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
    # 用户信息
    user1 = {'name': '张三', 'credit_score': 85}
    user2 = {'name': '李四', 'credit_score': 70}
    user3 = {'name': '王五', 'credit_score': 50}

    # 创建处理者链
    excellent_handler = ExcellentCreditHandler()
    good_handler = GoodCreditHandler()
    fair_handler = FairCreditHandler()

    # 设置处理者顺序
    excellent_handler.set_successor(good_handler)
    good_handler.set_successor(fair_handler)

    # 发送请求
    excellent_handler.check_credit(user1)
    excellent_handler.check_credit(user2)
    excellent_handler.check_credit(user3)

这个示例模拟了一个根据用户信用评级给予不同授信额度的场景。根据用户的信用评级，不同的处理者会决定用户的授信额度，如果用户信用评级不符合任何处理者的条件，则不给予授信。

Python 职责链设计模式示例代码（二）：

假设我们有一个在线购物系统，需要根据用户的会员等级给予不同的优惠。这个场景可以用职责链模式来实现。

from abc import ABC, abstractmethod

# 抽象处理者
class DiscountHandler(ABC):
    def __init__(self, successor=None):
        self.successor = successor

    def set_successor(self, successor):
        self.successor = successor

    @abstractmethod
    def apply_discount(self, user, amount):
        pass

# 具体处理者1 - VIP会员折扣
class VIPDiscountHandler(DiscountHandler):
    def apply_discount(self, user, amount):
        if user['is_vip']:
            print(f"VIP discount applied for {user['name']}. Final amount: {amount * 0.7}")
        elif self.successor:
            self.successor.apply_discount(user, amount)

# 具体处理者2 - 普通会员折扣
class RegularDiscountHandler(DiscountHandler):
    def apply_discount(self, user, amount):
        if user['is_regular']:
            print(f"Regular member discount applied for {user['name']}. Final amount: {amount * 0.9}")
        elif self.successor:
            self.successor.apply_discount(user, amount)

# 具体处理者3 - 无折扣
class NoDiscountHandler(DiscountHandler):
    def apply_discount(self, user, amount):
        print(f"No discount applied for {user['name']}. Final amount: {amount}")

# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
    # 用户信息
    user1 = {'name': 'Alice', 'is_vip': True, 'is_regular': False}
    user2 = {'name': 'Bob', 'is_vip': False, 'is_regular': True}
    user3 = {'name': 'Eve', 'is_vip': False, 'is_regular': False}

    # 创建处理者链
    vip_handler = VIPDiscountHandler()
    regular_handler = RegularDiscountHandler()
    no_discount_handler = NoDiscountHandler()

    # 设置处理者顺序
    vip_handler.set_successor(regular_handler)
    regular_handler.set_successor(no_discount_handler)

    # 发送请求
    vip_handler.apply_discount(user1, 100)
    vip_handler.apply_discount(user2, 100)
    vip_handler.apply_discount(user3, 100)