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【Java设计模式】责任链模式：构建强大的请求处理机制
一、概述
在Java开发中，责任链模式是一种重要的行为设计模式，它可以解耦请求的发送者和接收者，使多个对象都有机会处理请求。本文将详细介绍责任链模式的意图、解释、编程示例、适用场景、实际应用、优点和权衡。同时，还将提供示例代码的下载链接，方便读者进行学习和实践。
二、责任链设计模式的别名
- Chain of Command（命令链）
- Chain of Objects（对象链）
- Responsibility Chain（责任链）
三、责任链设计模式的意图
Java中的责任链模式是一种行为设计模式，它通过给予多个对象处理请求的机会，将请求的发送者与接收者解耦。接收对象被链接成链，请求沿着链传递，直到有对象处理它。
四、责任链模式的详细解释及实际示例
- 实际示例 ：
- Java中责任链模式的一个现实世界示例是技术支持呼叫中心。在实现这个Java设计模式时，每个级别的支持都代表链中的一个处理程序。当客户打电话进来提出问题时，呼叫首先由一线支持代表接收。如果问题简单，代表直接处理它。如果问题更复杂，代表将呼叫转发给二级支持技术人员。这个过程继续，呼叫通过多个支持级别升级，直到到达能够解决问题的专家。每个级别的支持都代表链中的一个处理程序，呼叫沿着链传递，直到找到合适的处理程序，从而将请求与特定的接收者解耦。
- 通俗解释 ：
- 它有助于构建一个对象链。请求从一端进入，从一个对象传递到另一个对象，直到找到合适的处理程序。
- 维基百科解释 ：
- 在面向对象设计中，责任链模式是一种由命令对象源和一系列处理对象组成的设计模式。每个处理对象包含定义它可以处理的命令对象类型的逻辑；其余的命令对象被传递到链中的下一个处理对象。
五、Java中责任链模式的编程示例
在这个Java示例中，兽人国王下达命令，这些命令由代表责任链模式的指挥链进行处理。通过以下代码片段学习如何在Java中实现这种设计模式。
兽人国王大声向他的军队下达命令。最接近的指挥官首先做出反应，然后是军官，然后是士兵。指挥官、军官和士兵形成了一条责任链。
首先，我们有Request类：
java
@Getter
public class Request {
private final RequestType requestType;
private final String requestDescription;
private boolean handled;
public Request(final RequestType requestType, final String requestDescription) {
this.requestType = Objects.requireNonNull(requestType);
this.requestDescription = Objects.requireNonNull(requestDescription);
}
public void markHandled() {
this.handled = true;
}
@Override
public String toString() {
return getRequestDescription();
}
}
public enum RequestType {
DEFEND_CASTLE, TORTURE_PRISONER, COLLECT_TAX
}接下来，我们展示RequestHandler层次结构。
java
public interface RequestHandler {
boolean canHandleRequest(Request req);
int getPriority();
void handle(Request req);
String name();
}
@Slf4j
public class OrcCommander implements RequestHandler {
@Override
public boolean canHandleRequest(Request req) {
return req.getRequestType() == RequestType.DEFEND_CASTLE;
}
@Override
public int getPriority() {
return 2;
}
@Override
public void handle(Request req) {
req.markHandled();
LOGGER.info("{} handling request \"{}\"", name(), req);
}
@Override
public String name() {
return "Orc commander";
}
}
// OrcOfficer和OrcSoldier的定义与OrcCommander类似...兽人国王下达命令并形成链。
java
public class OrcKing {
private List<RequestHandler> handlers;
public OrcKing() {
buildChain();
}
private void buildChain() {
handlers = Arrays.asList(new OrcCommander(), new OrcOfficer(), new OrcSoldier());
}
public void makeRequest(Request req) {
handlers
.stream()
.sorted(Comparator.comparing(RequestHandler::getPriority))
.filter(handler -> handler.canHandleRequest(req))
.findFirst()
.ifPresent(handler -> handler.handle(req));
}
}责任链的实际应用。
java
public static void main(String[] args) {
var king = new OrcKing();
king.makeRequest(new Request(RequestType.DEFEND_CASTLE, "defend castle"));
king.makeRequest(new Request(RequestType.TORTURE_PRISONER, "torture prisoner"));
king.makeRequest(new Request(RequestType.COLLECT_TAX, "collect tax"));
}控制台输出：
Orc commander handling request "defend castle"
Orc officer handling request "torture prisoner"
Orc soldier handling request "collect tax"六、责任链模式类图
七、何时在Java中使用责任链模式
当出现以下情况时使用责任链模式：
- 多个对象可能处理请求，并且处理程序事先不知道。处理程序应该自动确定。
- 您希望向多个对象中的一个发出请求，而无需明确指定接收者。
- 能够处理请求的对象集应该动态指定。
八、责任链模式在Java中的实际应用
- GUI框架中的事件冒泡，其中事件可能在UI组件层次结构的多个级别上处理。
- 中间件框架，其中请求通过一系列处理对象传递。
- 日志框架，其中消息可以通过一系列记录器传递，每个记录器可能以不同的方式处理它们。
- java.util.logging.Logger#log()
- Apache Commons Chain
- javax.servlet.Filter#doFilter()
九、责任链模式的优点和权衡
优点：
- 减少耦合。请求的发送者不需要知道将处理请求的具体处理程序。
- 在分配对象的责任时增加了灵活性。您可以通过更改链的成员和顺序来添加或更改处理请求的责任。
- 允许您设置默认处理程序，如果没有具体处理程序可以处理请求。
权衡：
- 调试和理解流程可能具有挑战性，特别是如果链很长且复杂。
- 如果链不包括捕获所有情况的处理程序，请求可能最终未被处理。
- 由于可能在找到正确的处理程序之前经过多个处理程序，或者根本找不到，可能会出现性能问题。
十、源码下载
通过本文的介绍，相信大家对Java中的责任链模式有了更深入的了解。在实际开发中，合理运用责任链模式可以提高系统的灵活性和可扩展性，同时降低模块之间的耦合度。