（21）Java设计模式 - 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-05-19 11:18 158阅读 0赞

# 责任链模式 #

顾名思义，责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式给予请求的类型，对请求的发送者和接收者进行解耦。这种类型的设计模式属于行为型模式。

在这种模式中，通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求，那么它会把相同的请求传给下一个接收者，依此类推。

## 介绍 ##

**意图：**避免请求发送者与接收者耦合在一起，让多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。  
**主要解决：**职责链上的处理者负责处理请求，客户只需要将请求发送到职责链上即可，无须关心请求的处理细节和请求的传递，所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。  
**何时使用：**在处理消息的时候以过滤很多道。  
**如何解决：**拦截的类都实现统一接口。  
**关键代码：**Handler 里面聚合它自己，在 HanleRequest 里判断是否合适，如果没达到条件则向下传递，向谁传递之前 set 进去。**应用实例：** 1、红楼梦中的"击鼓传花"。 2、JS 中的事件冒泡。 3、JAVA WEB 中 Apache Tomcat 对 Encoding 的处理，Struts2 的拦截器，jsp servlet 的 Filter。  
**优点：** 1、降低耦合度。它将请求的发送者和接收者解耦。 2、简化了对象。使得对象不需要知道链的结构。 3、增强给对象指派职责的灵活性。通过改变链内的成员或者调动它们的次序，允许动态地新增或者删除责任。 4、增加新的请求处理类很方便。  
**缺点：** 1、不能保证请求一定被接收。 2、系统性能将受到一定影响，而且在进行代码调试时不太方便，可能会造成循环调用。 3、可能不容易观察运行时的特征，有碍于除错。  
**使用场景：** 1、有多个对象可以处理同一个请求，具体哪个对象处理该请求由运行时刻自动确定。 2、在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。 3、可动态指定一组对象处理请求。  
**注意事项：**在 JAVA WEB 中遇到很多应用。

## 结构 ##

![Java责任链类图][Java]

主要角色：

*  **Handler : 抽象处理者，**定义出一个处理请求的接口，抽象方法handleRequest()规范子类处理请求的操作。
 *  **ConcreteHandler : 具体处理者**，具体处理者接到请求后，可以选择将请求处理掉，或者将请求传给下家。
 *  **Client : 客户端**，设置不同的具体处理者的层级。

## 实现 ##

我们创建抽象类 *AbstractLogger*，带有详细的日志记录级别。然后我们创建三种类型的记录器，都扩展了 *AbstractLogger*。每个记录器消息的级别是否属于自己的级别，如果是则相应地打印出来，否则将不打印并把消息传给下一个记录器。

![责任链模式的 UML 图][UML]

### 步骤 1 ###

创建抽象的记录器类。

public abstract class AbstractLogger {
       public static int INFO = 1;
       public static int DEBUG = 2;
       public static int ERROR = 3;
     
       protected int level;
     
       //责任链中的下一个元素
       protected AbstractLogger nextLogger;
     
       public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger){
          this.nextLogger = nextLogger;
       }
     
       public void logMessage(int level, String message){
          if(this.level <= level){
             write(message);
          }
          if(nextLogger != null){
             nextLogger.logMessage(level, message);
          }
       }
     
       abstract protected void write(String message);
       
    }

### 步骤 2 ###

创建扩展了该记录器类的实体类。

public class ConsoleLogger extends AbstractLogger {
     
       public ConsoleLogger(int level){
          this.level = level;
       }
     
       @Override
       protected void write(String message) {    
          System.out.println("Standard Console::Logger: " + message);
       }
    }
    
    
    public class ErrorLogger extends AbstractLogger {
     
       public ErrorLogger(int level){
          this.level = level;
       }
     
       @Override
       protected void write(String message) {    
          System.out.println("Error Console::Logger: " + message);
       }
    }
    
    
    public class FileLogger extends AbstractLogger {
     
       public FileLogger(int level){
          this.level = level;
       }
     
       @Override
       protected void write(String message) {    
          System.out.println("File::Logger: " + message);
       }
    }

## 步骤 3 ##

创建不同类型的记录器。赋予它们不同的错误级别，并在每个记录器中设置下一个记录器。每个记录器中的下一个记录器代表的是链的一部分。

public class ChainPatternDemo {
       
       private static AbstractLogger getChainOfLoggers(){
     
          AbstractLogger errorLogger = new ErrorLogger(AbstractLogger.ERROR);
          AbstractLogger fileLogger = new FileLogger(AbstractLogger.DEBUG);
          AbstractLogger consoleLogger = new ConsoleLogger(AbstractLogger.INFO);
     
          errorLogger.setNextLogger(fileLogger);
          fileLogger.setNextLogger(consoleLogger);
     
          return errorLogger;  
       }
     
       public static void main(String[] args) {
          AbstractLogger loggerChain = getChainOfLoggers();
     
          loggerChain.logMessage(AbstractLogger.INFO, 
             "This is an information.");
     
          loggerChain.logMessage(AbstractLogger.DEBUG, 
             "This is an debug level information.");
     
          loggerChain.logMessage(AbstractLogger.ERROR, 
             "This is an error information.");
       }
    }

## 步骤 4 ##

执行程序，输出结果：

Standard Console::Logger: This is an information.
    File::Logger: This is an debug level information.
    Standard Console::Logger: This is an debug level information.
    Error Console::Logger: This is an error information.
    File::Logger: This is an error information.
    Standard Console::Logger: This is an error information.

## 实际应用 ##

*  servlet中的filter
 *  dubbo中的filter
 *  mybatis中的plugin 这3个框架在实现责任链方式不尽相同。

### servlet中的Filter ###

servlet中分别定义了一个 Filter和FilterChain的接口，核心代码如下：

public final class ApplicationFilterChain implements FilterChain {
    
        private int pos = 0; //当前执行filter的offset
        private int n; //当前filter的数量
        private ApplicationFilterConfig[] filters;  //filter配置类，通过getFilter()方法获取Filter
        private Servlet servlet
    
        @Override
        public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response) {
            if (pos < n) {
                ApplicationFilterConfig filterConfig = filters[pos++];
                Filter filter = filterConfig.getFilter();
                filter.doFilter(request, response, this);
            } else {
                // filter都处理完毕后，执行servlet
                servlet.service(request, response);
            }
        }
    }

代码还算简单，结构也比较清晰，定义一个Chain，里面包含了Filter列表和servlet，达到在调用真正servlet之前进行各种filter逻辑。

![输入图片说明][11101627_hx5w.png]

### Dubbo中的Filter ###

Dubbo在创建Filter的时候是另外一个方法，通过把Filter封装成 Invoker的匿名类，通过链表这样的数据结构来完成责任链，核心代码如下：

private static <T> Invoker<T> buildInvokerChain(final Invoker<T> invoker, String key, String group) {
        Invoker<T> last = invoker;
        //只获取满足条件的Filter
        List<Filter> filters = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Filter.class).getActivateExtension(invoker.getUrl(), key, group);
        if (filters.size() > 0) {
            for (int i = filters.size() - 1; i >= 0; i --) {
                final Filter filter = filters.get(i);
                final Invoker<T> next = last;
                last = new Invoker<T>() {
                    ...
                    public Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException {
                        return filter.invoke(next, invocation);
                    }
                    ...
                };
            }
        }
        return last;
    }

Dubbo的责任链就没有类似FilterChain这样的类把Filter和调用Invoker结合起来，而是通过创建一个链表，调用的时候我们只知道第一个节点，每个节点包含了下一个调用的节点信息。 这里的虽然Invoker封装Filter没有显示的指定next，但是通过Java匿名类和final的机制达到同样的效果。  
![输入图片说明][11101858_6xD7.png]

### Mybatis中的Plugin ###

Mybatis可以配置各种Plugin，无论是官方提供的还是自己定义的，Plugin和Filter类似，就在执行Sql语句的时候做一些操作。Mybatis的责任链则是通过动态代理的方式，使用Plugin代理实际的Executor类。（这里实际还使用了组合模式，因为Plugin可以嵌套代理），核心代码如下：

public class Plugin implements InvocationHandler{
    
        private Object target;
        private Interceptor interceptor;
    
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {      
            if (满足代理条件) {
                return interceptor.intercept(new Invocation(target, method, args));
            }
            return method.invoke(target, args);     
        }
    
        //对传入的对象进行代理，可能是实际的Executor类，也可能是Plugin代理类
        public static Object wrap(Object target, Interceptor interceptor) {
            Class<?> type = target.getClass();
            Class<?>[] interfaces = getAllInterfaces(type, signatureMap);
            if (interfaces.length > 0) {
                return Proxy.newProxyInstance(
                        type.getClassLoader(),
                        interfaces,
                        new Plugin(target, interceptor, signatureMap));
            }
            return target;
        }
    }

简单的示意图如下：

![输入图片说明][11102511_2AUo.png]

### 总结 ###

这里简单介绍了Servlet、Dubbo、Mybatis对责任链模式的不同实现手段，其中Servlet是相对比较清晰，又易于实现的方式，而Dubbo和Mybatis则适合在原有代码基础上，增加责任链模式代码改动量最小的。

[Java]: /images/20220519/e67589e70fcf40d08f835b27700e5491.png
[UML]: /images/20220519/960d271398fd4b459935fa5c0ccf8bc1.png
[11101627_hx5w.png]: https://static.oschina.net/uploads/img/201709/11101627_hx5w.png
[11101858_6xD7.png]: https://static.oschina.net/uploads/img/201709/11101858_6xD7.png
[11102511_2AUo.png]: https://static.oschina.net/uploads/img/201709/11102511_2AUo.png