Java责任链模式

概述

责任链模式是一种行为设计模式，允许将请求沿着处理链传递，直到有一个处理者能够处理它。这种模式解耦了请求的发送者和接收者，允许多个对象都有机会处理请求。

主要特点：

• 请求沿着链传递，直到被处理或到达链尾
• 每个处理者决定是否处理请求或传递给下一个处理者
• 动态添加或修改处理链

结构

责任链模式包含以下核心组件：

• Handler（抽象处理者）：定义处理请求的接口
• ConcreteHandler（具体处理者）：实现处理逻辑，决定是否处理请求或传递
• Client（客户端）：创建处理链并提交请求

classDiagram class Handler { +successor: Handler +handleRequest(request) +setSuccessor(successor) } class ConcreteHandlerA { +handleRequest(request) } class ConcreteHandlerB { +handleRequest(request) } Handler <|-- ConcreteHandlerA Handler <|-- ConcreteHandlerB Handler o-- Handler : successor

代码示例

以下是一个简单的审批流程示例：

// 抽象处理者
abstract class Approver {
    protected Approver successor;

    public void setSuccessor(Approver successor) {
        this.successor = successor;
    }

    public abstract void processRequest(PurchaseRequest request);
}

// 具体处理者：经理
class Manager extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest request) {
        if (request.getAmount() <= 1000) {
            System.out.println("Manager approves purchase #" + request.getNumber());
        } else if (successor != null) {
            successor.processRequest(request);
        }
    }
}

// 具体处理者：总监
class Director extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest request) {
        if (request.getAmount() <= 5000) {
            System.out.println("Director approves purchase #" + request.getNumber());
        } else if (successor != null) {
            successor.processRequest(request);
        }
    }
}

// 请求类
class PurchaseRequest {
    private int number;
    private double amount;

    public PurchaseRequest(int number, double amount) {
        this.number = number;
        this.amount = amount;
    }

    // getters...
}

// 客户端
public class ChainOfResponsibilityDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Approver manager = new Manager();
        Approver director = new Director();
        
        manager.setSuccessor(director);
        
        // 创建不同金额的采购请求
        manager.processRequest(new PurchaseRequest(1, 500));
        manager.processRequest(new PurchaseRequest(2, 2500));
        manager.processRequest(new PurchaseRequest(3, 6000));
    }
}

输出结果：

Manager approves purchase #1
Director approves purchase #2

实际应用场景

责任链模式在以下场景中特别有用：

1. 多级审批系统：如采购审批、请假审批等 2. 事件处理：如GUI中的事件冒泡机制 3. 日志记录：不同级别的日志由不同处理器处理 4. 异常处理：try-catch块形成的处理链 5. Web过滤器：Servlet过滤器链

变体与注意事项

纯与不纯的责任链

• 纯责任链：请求必须被某个处理者处理
• 不纯责任链：请求可能不被任何处理者处理

性能考虑

• 避免过长的处理链影响性能
• 可以考虑短路机制（找到处理者后立即终止）

与其他模式的关系

• 与组合模式：可以用组合结构实现处理链
• 与装饰器模式：都基于递归组合，但目的不同

数学表示

责任链可以形式化为： 解析失败 (语法错误): {\displaystyle C = \{h_1, h_2, ..., h_n\} \\ \forall r \in R, \exists h_i \in C : h_i(r) \neq \emptyset \Rightarrow \text{处理成功} } 其中：

• $C$是处理链
• $h_i$是处理者
• $R$是所有可能的请求集合

高级主题

动态链构建

可以通过配置文件或依赖注入框架动态构建处理链：

// 使用Spring框架的示例
@Configuration
public class ChainConfig {
    @Bean
    @Order(1)
    public Handler firstHandler() {
        return new FirstHandler();
    }
    
    @Bean
    @Order(2)
    public Handler secondHandler() {
        return new SecondHandler();
    }
}

中断处理

某些实现可能允许处理者中断链的继续传递：

public void processRequest(Request request) {
    if (canHandle(request)) {
        handle(request);
        return; // 中断传递
    }
    if (successor != null) {
        successor.processRequest(request);
    }
}

最佳实践

1. 考虑使用构建器模式来创建复杂的处理链 2. 为处理链添加监控和日志记录能力 3. 避免形成循环链 4. 考虑使用空对象模式处理未被处理的请求