设计模式-职责链模式Chain of Responsibility

作用：复用和扩展，在实际的项目开发中比较常用。在框架开发中，我们也可以利用它们来提供框架的扩展点，能够让框架的使用者在不修改框架源码的情况下，基于扩展点定制化框架的功能。

一、原理和实现

职责链模式的英文翻译是 Chain Of Responsibility Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》中，它是这么定义的：

Avoid 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.

翻译成中文就是：将请求的发送和接收解耦，让多个接收对象都有机会处理这个请求。将这些接收对象串成一条链，并沿着这条链传递这个请求，直到链上的某个接收对象能够处理它为止，实时上，在常见的使用场景中，我们的责任链并不是和概念中的完全一样。

• 原始概念中，是直到链上的某个接收对象能够处理它为止。
• 实际使用中，链上的所有对象都可以对请求进行特殊处理。

二、实现方式

1) 使用链表实现

第一种实现方式如下所示。其中，Handler 是所有处理器类的抽象父类，handle() 是抽象方法。每个具体的处理器类（HandlerA、HandlerB）的 handle() 函数的代码结构类似，如果它能处理该请求，就不继续往下传递；如果不能处理，则交由后面的处理器来处理（也就是调用 successor.handle()）。HandlerChain 是处理器链，从数据结构的角度来看，它就是一个记录了链头、链尾的链表。其中，记录链尾是为了方便添加处理器。

public abstract class Handler {
    // 拥有具体的处理方法，抽象
    protected Handler nextHandler;

    public void setNextHandler(Handler nextHandler) {
        this.nextHandler = nextHandler;
    }

    abstract void handle();
}


public class HandlerA extends Handler{
    @Override
    public void handle() {
        System.out.println("第一个过滤器");
        if (nextHandler != null) {
            nextHandler.handle();
        }
    }
}

public class HandlerB extends Handler{
    @Override
    public void handle() {
        System.out.println("第二个过滤器");
        if (nextHandler != null) {
            nextHandler.handle();
        }
    }
}

public class HandlerChain {
    private Handler head = null;
    private Handler tail = null;
    public void addHandler(Handler handler) {
        handler.setSuccessor(null);
        if (head == null) {
            head = handler;
            tail = handler;
            return;
        }
        tail.setSuccessor(handler);
        tail = handler;
    }
    public void handle() {
        if (head != null) {
            head.handle();
        }
    }
}

// 使用举例
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        HandlerChain chain = new HandlerChain();
        chain.addHandler(new HandlerA());
        chain.addHandler(new HandlerB());
        chain.handle();
    }
}

实际上，上面的代码实现不够优雅。处理器类的 handle() 函数，不仅包含自己的业务逻辑，还包含对下一个处理器的调用，也就是代码中的 successor.handle()。一个不熟悉这种代码结构的程序员，在添加新的处理器类的时候，很有可能忘记在 handle() 函数中调用 successor.handle()，这就会导致代码出现 bug。

针对这个问题，我们对代码进行重构，利用模板模式，将调用 successor.handle() 的逻辑从具体的处理器类中剥离出来，放到抽象父类中。这样具体的处理器类只需要实现自己的业务逻辑就可以了。重构之后的代码如下所示：

public abstract class Handler {
    protected Handler successor = null;
    public void setSuccessor(Handler successor) {
        this.successor = successor;
    }
    public final void handle() {
        boolean handled = doHandle();
        if (successor != null && !handled) {
            successor.handle();
        }
    }
    protected abstract boolean doHandle();
}

public class HandlerA extends Handler {
    @Override
    protected boolean doHandle() {
        boolean handled = false;
        //...
        return handled;
    }
}

public class HandlerB extends Handler {
    @Override
    protected boolean doHandle() {
        boolean handled = false;
        //...
        return handled;
    }
}
// HandlerChain和Application代码不变

2) 使用数组实现

我们再来看第二种实现方式，代码如下所示。这种实现方式更加简单。HandlerChain 类用数组而非链表来保存所有的处理器，并且需要在 HandlerChain 的 handle() 函数中，依次调用每个处理器的 handle() 函数。

public interface IHandler {
    boolean handle();
}

public class HandlerA implements IHandler {
    @Override
    public boolean handle() {
        boolean handled = false;
        //...
        return handled;
    }
}
public class HandlerB implements IHandler {
    @Override
    public boolean handle() {
        boolean handled = false;
        //...
        return handled;
    }
}

public class HandlerChain {
    private List<IHandler> handlers = new ArrayList<>();
    public void addHandler(IHandler handler) {
        this.handlers.add(handler);
    }
    public void handle() {
        for (IHandler handler : handlers) {
            boolean handled = handler.handle();
            if (handled) {
                break;
            }
        }
    }
}
// 使用举例
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        HandlerChain chain = new HandlerChain();
        chain.addHandler(new HandlerA());
        chain.addHandler(new HandlerB());
        chain.handle();
    }
}

3) 扩展

在 GoF 给出的定义中，**如果处理器链上的某个处理器能够处理这个请求，那就不会继续往下传递请求。实际上，职责链模式还有一种变体，那就是请求会被所有的处理器都处理一遍，不存在中途终止的情况。**这种变体也有两种实现方式：用链表存储处理器和用数组存储处理器，跟上面的两种实现方式类似，只需要稍微修改即可。

我这里只给出其中一种实现方式，如下所示。另外一种实现方式你对照着上面的实现自行修改。

public abstract class Handler {
    protected Handler successor = null;
    public void setSuccessor(Handler successor) {
        this.successor = successor;
    }
    public final void handle() {
        doHandle();
        if (successor != null) {
            successor.handle();
        }
    }
    protected abstract void doHandle();
}


public class HandlerA extends Handler {
    @Override
    protected void doHandle() {
        //...
    }
}

public class HandlerB extends Handler {
    @Override
    protected void doHandle() {
        //...
    }
}

public class HandlerChain {
    private Handler head = null;
    private Handler tail = null;
    public void addHandler(Handler handler) {
        handler.setSuccessor(null);
        if (head == null) {
            head = handler;
            tail = handler;
            return;
        }
        tail.setSuccessor(handler);
        tail = handler;
    }
    public void handle() {
        if (head != null) {
            head.handle();
        }
    }
}

// 使用举例
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        HandlerChain chain = new HandlerChain();
        chain.addHandler(new HandlerA());
        chain.addHandler(new HandlerB());
        chain.handle();
    }
}