概述
本章来学习职责链模式，主要介绍职责链模式的原理与实现，此外还会利用职责链模式，带你实现一个可以灵活扩展算法的敏感词过滤框架。
职责链模式的原理与实现
职责链模式的英文翻译是 Chain Of Ressponsibility Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》中，是这么定义的：
Avoid coupling the sender of a request to its receiver by goving more than one objects 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：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。将这些请求串成一条链，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。
这么说比较抽象，用更加容易理解的话来进一步解读下：在职责链模式中，多个处理器（也就是刚刚定义中说的 "接收对象"）依次处理同一个请求。一个请求先经过 A 处理器处理，然后把请求传递给 B 处理器，B 处理器处理完后再传递给 C 处理器，依次类推，形成一个链条。链条上的每个处理器各自承担各自的处理器，所以叫做职责链模式。
职责链模式有多种实现方式，这里介绍两种比较常用的。
第一种实现方式
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 next.handle()）。HandlerChain 是处理器链，从数据结构的角度来看，它就是记录了一个链头、链尾的链表。其中，记录链尾是为了方便添加过滤器。
java
public abstract class Handler {
protected Handler next = null;
public void setNext(Handler next) {
this.next = next;
}
public abstract void handle();
}
public class HandlerA extends Handler {
@Override
public void handle() {
boolean handled = false;
// 处理逻辑...
if (!handled && next != null) {
next.handle();
}
}
}
public class HandlerB extends Handler {
@Override
public void handle() {
boolean handled = false;
// 处理逻辑...
if (!handled && next != null) {
next.handle();
}
}
}
public class HandlerChain {
private Handler head = null;
private Handler tail = null;
public void addHandler(Handler handler) {
handler.setNext(null);
if (head == null) {
head = handler;
tail = handler;
return;
}
tail.setNext(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。处理类 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 next.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时，很有可能忘记在 handle() 函数中调用 next.handle()，这就会导致代码出现bug。
针对这个问题，对代码进行重构，利用模板模式，将调用 next.handle() 的逻辑从处理器类中剥离出来，放到抽象父类中。这样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：
java
public abstract class Handler {
protected Handler next = null;
public void setNext(Handler next) {
this.next = next;
}
public final void handle() {
boolean handled = doHandle();
if (!handled && next != null) {
next.handle();
}
}
protected abstract boolean doHandle();
}
public class HandlerA extends Handler {
@Override
public boolean doHandle() {
boolean handled = false;
// 处理逻辑...
return handled;
}
}
public class HandlerB extends Handler {
@Override
public boolean doHandle() {
boolean handled = false;
// 处理逻辑...
return handled;
}
}
// HandlerChain和Application代码不变第二种实现方式
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。
java
public interface IHandler {
boolean handle();
}
public class HandlerA implements IHandler {
@Override
public boolean handle() {
boolean handled = false;
// 处理逻辑...
return handled;
}
}
public class HandlerB implements IHandler {
@Override
public boolean handle() {
boolean handled = false;
// 处理逻辑...
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();
}
}职责链模式的变体
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，只需稍微修改即可。
这里只给出一种实现方式，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。
java
public abstract class Handler {
protected Handler next = null;
public void setNext(Handler next) {
this.next = next;
}
public final void handle() {
doHandle();
if (next != null) {
next.handle();
}
}
protected abstract void doHandle();
}
public class HandlerA extends Handler {
@Override
public void doHandle() {
// 处理逻辑...
}
}
public class HandlerB extends Handler {
@Override
public void doHandle() {
// 处理逻辑...
}
}
public class HandlerChain {
private Handler head = null;
private Handler tail = null;
public void addHandler(Handler handler) {
handler.setNext(null);
if (head == null) {
head = handler;
tail = handler;
return;
}
tail.setNext(handler);
tail = handler;
}
public void handle() {
if (head != null) {
head.handle();
}
}
}
public class Application {
public static void main(String[] args) {
HandlerChain chain = new HandlerChain();
chain.addHandler(new HandlerA());
chain.addHandler(new HandlerB());
chain.handle();
}
}职责链模式的应用场景距离
职责链模式的原理和实现讲完了，我们再通过一个例子，来学习下职责链模式的应用场景。
对于支持 UGC（用户生成内容）的应用（如论坛）来说，用户生成的内容（比如，在论坛中发表的帖子）可能会包含一些敏感词（比如广告、涉黄、发动等词汇）。针对这个应用场景，就可以利用职责链模式来过滤这些敏感词。
对于包含敏感词的内容，有两种处理方式，一种是直接禁止发布，另一种是给敏感词打马赛克（比如，用 *** 替换敏感词）之后再发布。第一种处理方式符合 GoF 给出的职责链模式的定义，第二种处理方式是职责链模式的变体。
这里只给出第一种实现方式的代码示例，如下所示，代码中只给出了代码实现的骨架。
java
public interface SensitiveWordFilter {
boolean doFilter(Content content);
}
public class AdsWordFilter implements SensitiveWordFilter {
@Override
public boolean doFilter(Content content) {
boolean legal = false;
// ...
return legal;
}
}
public class SexyWordFilter implements SensitiveWordFilter {
@Override
public boolean doFilter(Content content) {
boolean legal = false;
// ...
return legal;
}
}
public class PoliticalWordFilter implements SensitiveWordFilter {
@Override
public boolean doFilter(Content content) {
boolean legal = false;
// ...
return legal;
}
}
public class SensitiveWordFilterChain {
private List<SensitiveWordFilter> filters = new ArrayList<>();
public void addFilter(SensitiveWordFilter filter) {
this.filters.add(filter);
}
public boolean filter(Content content) {
for (SensitiveWordFilter filter : filters) {
if (!filter.doFilter(content)) {
return false;
}
}
return true;
}
}
public class ApplicationDemo {
public static void main(String[] args) {
SensitiveWordFilterChain filterChain = new SensitiveWordFilterChain();
filterChain.addFilter(new AdsWordFilter());
filterChain.addFilter(new SexyWordFilter());
filterChain.addFilter(new PoliticalWordFilter());
boolean legal = filterChain.filter(new Content());
if (!legal) {
// 不发表
} else {
// 发表
}
}
}看了上面的实现，你可能会说，像下面这样实现也可以实现敏感词过滤功能，而且代码实现更加简单，为什么非要使用职责链模式呢？这是不是过度设计？
java
public class SensitiveWordFilter {
public boolean filter(Content content) {
if (!filterSexWord(content)) {
return false;
}
if (!filterAdsWord(content)) {
return false;
}
if (!filterPoliticalWord(content)) {
return false;
}
return true;
}
private boolean filterSexWord(Content content) {
// ...
}
private boolean filterAdsWord(Content content) {
// ...
}
private boolean filterPoliticalWord(Content content) {
// ...
}
}前面多次讲过，应用设计模式主要是为了应对代码的复杂性，让其满足开闭原则，提高代码的扩展性。这里应用职责链模式也不例外。实际上，在讲解策略模式时，也讲过类似的问题，比如，为什么要使用策略模式》当时给出的理由是，与现在应用职责链模式的理由几乎是一样的。
首先来看，职责链模式如何应对代码的复杂性。
将大块代码逻辑拆分成函数，将大类拆分成小类，是应对代码复杂的常用方法。应用职责链模式，我们把各个敏感词过滤函数拆分出来，设计成独立的类，进一步简化了 SensitiveWordFilter 类，让其代码不会过多，过复杂。
其次来看，职责链模式如何让代码满足开闭原则，提高代码的扩展性。
当要扩展新的过滤算法时，比如要过滤特殊符号，按照非职责链模式的代码实现方式，需要修改 SensitiveWordFilter 类的代码，违反开闭原则。不过，这样的修改还算比较集中，也是可以接受的。而职责链模式的视线方式更加优雅，只需要添加一个新的 Filter 类，并通过 addFilter() 函数将它添加到 FilterChain 中即可，其他代码完全不需要修改。
你可能会时候，即便使用职责链模式来实现，当添加新的过滤算法时，还是要修改客户端代码（ApplicationDemo），这样也没有完全符合开闭原则。
实际上，细化一下的话，可以把上面的代码分成两类：框架代码和客户端代码。其中，ApplicationDemo 属于客户端代码，也就是使用框架的代码。除 ApplicationDemo 之外的代码属于敏感词过滤框架代码。
假设敏感词过滤框架并不是我们开发的，而是引入的第三方框架，我们要扩展一个新的过滤算法，不可能直接去修改框架的源码。这个时候，利用职责链模式就能达到在不修改源码的情况下，基于职责链模式提供的扩展点，来扩展新功能。换句话说，我们在框架这个代码范围内实现了开闭原则。
此外，利用职责链模式相对于不使用职责链的视线方式，还有一个好处，那就是配置过滤算法更加灵活，可以只选择使用某几个过滤算法。
总结
在职责链模式中，多个处理器依次处理同一个请求。一个请求先经过 A 处理器处理，然后再把请求传递给 B 处理器，B 处理器处理完后再传递给 C 处理器，以此类推，形成一个链条。链条上的每个处理器各自承担各自的处理职责，所以叫做职责链模式。
在 GoF 的定义中，一旦某个处理器能处理这个请求，就不会继续将请求传递给后续的处理器了。当然，在实际的开发中，也存在对这个模式的变体，那就是请求不会中途终止船体，而是会被所有的处理器都处理一遍。
职责链模式有两种常用的实现。一种是使用链表来存储处理器，另一种是使用数组来存储处理器，后一种实现方式更加简单。