设计模式 行为型 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）与 常见技术框架应用 解析

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）是一种行为型设计模式，它允许将请求沿着处理者链进行发送。每个处理者对象都有机会处理该请求，直到某个处理者决定处理该请求为止。这种模式的主要目的是避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系，从而提高系统的可扩展性和灵活性。

一、核心思想

责任链模式的核心思想是将多个处理器以链式结构连接起来，使请求沿着链传递，直到有一个处理器决定处理此请求。它允许以一种松散耦合的方式组织对象，以便它们可以按顺序处理请求。

二、定义与结构

• 定义：责任链模式构造一系列分别担当不同的职责的类的对象来共同完成一个任务，这些类的对象之间像链条一样紧密相连。请求在这个链上传递，直到链上的某一个对象决定处理此请求为止。

• 结构：

  • 请求者（Requester）：发起请求的对象。
  • 处理者（Handler）：负责处理请求的对象。处理者可以是一个具体的处理器，也可以是一个处理者的集合。每个处理者对象都包含对下一个处理者的引用。
  • 链首处理者（First Handler）：链中的第一个处理者，通常也是默认的处理器。
  • 链尾处理者（Last Handler）：链中的最后一个处理者，通常用于最终处理请求或作为请求的终结点。

三、角色

在责任链模式中，主要角色包括：

• 抽象处理者（Handler）：定义一个处理请求的接口，并维护一个指向下一个处理者的引用。
• 具体处理者（Concrete Handler）：实现抽象处理者的接口，处理它所负责的请求，并可以访问链中的下一个处理者。如果当前处理者无法处理请求，则将请求传递给下一个处理者。

四、实现步骤及代码示例

以Java为例，展示责任链模式的实现步骤和代码示例：

1. 定义抽象处理者接口：

public abstract class Handler {
    protected Handler next;

    public void setNext(Handler next) {
        this.next = next;
    }

    public abstract void handleRequest(String request);
}

2. 实现具体处理者类：

public class ConcreteHandler1 extends Handler {
    @Override
    public void handleRequest(String request) {
        if ("Request1".equals(request)) {
            System.out.println("ConcreteHandler1 handles Request1");
        } else {
            if (next != null) {
                next.handleRequest(request);
            }
        }
    }
}

public class ConcreteHandler2 extends Handler {
    @Override
    public void handleRequest(String request) {
        if ("Request2".equals(request)) {
            System.out.println("ConcreteHandler2 handles Request2");
        } else {
            if (next != null) {
                next.handleRequest(request);
            }
        }
    }
}

3. 客户端代码：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Handler handler1 = new ConcreteHandler1();
        Handler handler2 = new ConcreteHandler2();
        handler1.setNext(handler2);

        Handler chain = handler1;

        chain.handleRequest("Request1"); // 输出: ConcreteHandler1 handles Request1
        chain.handleRequest("Request2"); // 输出: ConcreteHandler2 handles Request2
        chain.handleRequest("Request3"); // 无输出，因为没有处理者能够处理这个请求
    }
}

五、常见技术框架应用

1、以Servlet过滤器链为例

在Java的Servlet中，过滤器（Filter）链就使用了责任链模式。

• 步骤一：创建过滤器（Filter）

import javax.servlet.Filter;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.FilterConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;
import java.io.IOException;
// 自定义过滤器1
public class MyFilter1 implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    }
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        System.out.println("MyFilter1执行前");
        filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
        System.out.println("MyFilter1执行后");
    }
    @Override
    public void destroy() {
    }
}
// 自定义过滤器2
public class MyFilter2 implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    }
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        System.out.println("MyFilter2执行前");
        filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
        System.out.println("MyFilter2执行后");
    }
    @Override
    public void destroy() {
    }
}

• 步骤二：在web.xml中配置过滤器链

<filter>
    <filter - name>MyFilter1</filter - name>
    <filter - class>MyFilter1</filter - class>
</filter>
<filter - mapping>
    <filter - name>MyFilter1</filter - name>
    <url - pattern>/*</url - pattern>
</filter - mapping>
<filter>
    <filter - name>MyFilter2</filter - name>
    <filter - class>MyFilter2</filter - class>
</filter>
<filter - mapping>
    <filter - name>MyFilter2</filter - name>
    <url - pattern>/*</url - pattern>
</filter - mapping>

• 当一个请求到达Servlet容器时，会按照过滤器在web.xml中配置的顺序执行。每个过滤器在doFilter方法中可以对请求进行预处理，然后调用filterChain.doFilter方法将请求传递给下一个过滤器或者目标Servlet。最后，在返回响应时，会按照相反的顺序再次经过过滤器。

2、前端框架中的应用

在前端框架中，责任链模式同样可以被应用来实现一些特定的功能。以下是一些责任链模式在前端框架中的应用举例：

事件处理

在前端框架中，事件处理是一个常见的功能。通过使用责任链模式，可以将多个事件处理器连接成一个链条，当某个事件发生时，它会沿着这个链条传递，直到有一个处理器处理它为止。例如，在一个基于Vue.js的Web应用中，可以创建一个事件处理器链条来处理不同类型的用户输入事件（如点击、键盘输入等）。每个处理器都可以根据自己的职责来决定是否处理该事件，或者将事件传递给下一个处理器。

表单验证

在表单提交之前，通常需要进行一系列的验证操作，如检查必填字段、验证邮箱格式等。通过使用责任链模式，可以将这些验证操作组织成一个链条，每个验证器都负责检查一个或多个特定的验证规则。当表单提交时，验证请求会沿着这个链条传递，直到所有验证器都通过或者找到第一个失败的验证器为止。这种方式可以使得表单验证更加灵活和可扩展。

权限控制

在前端应用中，权限控制是一个重要的功能。通过使用责任链模式，可以创建一个权限验证链条，每个验证器都负责检查用户是否具有某个特定的权限。当用户尝试访问某个受保护的资源时，权限验证请求会沿着这个链条传递，直到找到一个验证器允许用户访问或者所有验证器都拒绝为止。这种方式可以使得权限控制更加细粒度和灵活。

综上所述，责任链模式在前端框架中具有广泛的应用前景，可以用于实现事件处理、表单验证、权限控制等功能。通过合理使用责任链模式，可以提高代码的灵活性和可扩展性，降低系统之间的耦合度。

3、其他

在Java中，责任链模式常用于Servlet过滤器（Filter）、Spring AOP中的拦截器等。

六、应用场景

责任链模式通常用于以下场景：

多个对象可能处理一个请求，但具体的处理者事先并不确定。
可动态指定一组对象来处理一个请求。
需要简化对象之间的连接，即减少直接联系。

1. 请求处理链：当一个请求需要经过多个处理步骤或处理者进行处理时。
2. 日志记录系统：不同的处理者可以负责不同级别的日志记录。
3. 身份验证和权限检查系统：每个处理者可以检查特定的条件，如用户名和密码的正确性、账户是否锁定等。
4. 数据过滤和转换：在数据处理过程中，可以使用责任链模式来进行数据过滤和转换。
5. 错误处理和异常处理系统：不同的处理者可以处理不同类型的错误或异常。
6. 事件处理、状态管理等。

七、优缺点

优点：

1. 降低耦合度：责任链模式可以将请求的发送者和接收者解耦，使得请求发送者不需要知道哪个接收者会处理请求。
2. 灵活性：责任链模式可以动态地组合处理者对象，实现灵活的请求处理过程。
3. 可扩展性：可以很方便地添加或删除处理者对象，实现责任链的动态调整。
4. 可维护性：责任链模式可以将复杂的请求处理过程分解为多个简单的处理步骤，并将每个步骤封装在一个处理者对象中，便于维护和扩展。
5. 提高系统性能：责任链模式可以避免将一个请求发送给所有的接收者，从而提高系统的处理性能。

缺点：

1. 处理不了循环依赖的问题：如果责任链上的处理者对象之间存在循环依赖，就可能导致死循环或者无法正确处理请求。
2. 可能导致请求得不到处理：如果责任链上的所有处理者对象都无法处理请求，就会导致请求得不到处理，从而浪费系统资源。
3. 降低系统的稳定性：如果责任链上的某个处理者对象出现故障或者错误，就可能导致整个系统崩溃。此外，由于请求在链中传递，如果链很长，可能会影响处理速度。

综上所述，责任链模式是一种强大的设计模式，它允许以松散耦合的方式组织对象，实现灵活的请求处理过程。然而，在使用时需要注意其潜在的缺点，并采取相应的措施来避免或减轻这些问题。