定义
责任链模式（Chain of Responsibility Pattern） 是一种行为型设计模式，它使得多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将多个处理对象连成一条链，并沿着这条链传递请求，直到有一个对象处理它为止。每个对象在处理请求时，可以决定将请求传递给链中的下一个对象。
特性
- 请求传递：请求沿着责任链传递，每个处理对象有机会处理请求，但只有一个对象最终会处理它。
- 解耦发送者和接收者：请求的发送者不需要知道谁会处理请求，只需将请求传递给链上的第一个对象即可。
场景
适用场景:
- 请求处理逻辑多样：当请求的处理逻辑不确定且可以有多个不同的处理方式时，责任链模式提供了一个灵活的结构来组织这些处理方式。
- 请求需要按顺序进行处理：请求需要按一定的顺序依次被多个对象处理，每个对象都可能做出不同的处理。
- 解耦请求发送者和接收者：当请求的发送者不关心具体的处理者时，责任链模式能够将请求的处理过程与具体处理者解耦。
- 条件判断复杂：当多个条件影响请求的处理时，通过链条将条件分散到不同的处理节点中进行判断。
应用场景
- 权限管理：多个权限验证对象按顺序验证用户权限，直到验证通过为止。
- 事件处理系统：事件可以被多个处理器处理，依照顺序进行处理，直到某个处理器完成操作。
- 日志记录：多个日志记录器可以按顺序处理日志请求，每个记录器可以选择是否记录日志。
类设计
责任链模式通常包括以下几个角色：
- Handler（处理者接口）：定义处理请求的接口，通常包含 setNext() 和 handleRequest() 方法。
- ConcreteHandler（具体处理者）：实现 Handler 接口，处理具体的请求。每个具体处理者可以处理请求，也可以将请求传递给下一个处理者。
- Client（客户端）：客户端构建责任链并发送请求。
代码实现
我们通过设计一个 审批系统 来演示责任链模式。在这个系统中，多个审批者（如经理、总监、CEO）按顺序处理请假申请，每个审批者可以根据自己的权限决定是否批准请求。如果不能处理，请求将传递给下一个审批者。
1. 定义处理者接口（Handler）
cpp
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
// 处理者接口
class Approver {
protected:
Approver* nextApprover; // 下一个处理者
public:
Approver() : nextApprover(nullptr) {}
void setNext(Approver* next) {
nextApprover = next; // 设置下一个处理者
}
virtual void handleRequest(int days) = 0; // 处理请求
virtual ~Approver() {}
};- Approver 是处理者接口，定义了 setNext() 方法来设置下一个处理者，并定义了 handleRequest() 方法来处理请求。
2. 定义具体处理者类（ConcreteHandler）
cpp
// 经理审批者
class Manager : public Approver {
public:
void handleRequest(int days) override {
if (days <= 2) {
cout << "Manager approved the leave request for " << days << " days." << endl;
} else if (nextApprover) {
nextApprover->handleRequest(days); // 转发请求给下一个处理者
} else {
cout << "Manager cannot approve the leave request for " << days << " days." << endl;
}
}
};
// 总监审批者
class Director : public Approver {
public:
void handleRequest(int days) override {
if (days <= 5) {
cout << "Director approved the leave request for " << days << " days." << endl;
} else if (nextApprover) {
nextApprover->handleRequest(days); // 转发请求给下一个处理者
} else {
cout << "Director cannot approve the leave request for " << days << " days." << endl;
}
}
};
// CEO审批者
class CEO : public Approver {
public:
void handleRequest(int days) override {
cout << "CEO approved the leave request for " << days << " days." << endl;
}
};- Manager、Director 和 CEO 都是具体的处理者类，继承自 Approver 并实现 handleRequest() 方法。
- 每个处理者根据请求的天数来决定是否处理请求。如果一个处理者无法处理请求，它将请求传递给下一个处理者。
3. 客户端调用
cpp
int main() {
// 创建处理者
Approver* manager = new Manager();
Approver* director = new Director();
Approver* ceo = new CEO();
// 设置责任链
manager->setNext(director);
director->setNext(ceo);
// 客户端发送请求
cout << "Requesting leave for 1 day:" << endl;
manager->handleRequest(1); // Manager handles
cout << "\nRequesting leave for 3 days:" << endl;
manager->handleRequest(3); // Director handles
cout << "\nRequesting leave for 7 days:" << endl;
manager->handleRequest(7); // CEO handles
// 清理内存
delete manager;
delete director;
delete ceo;
return 0;
}4. 输出结果
cpp
Requesting leave for 1 day:
Manager approved the leave request for 1 days.
Requesting leave for 3 days:
Director approved the leave request for 3 days.
Requesting leave for 7 days:
CEO approved the leave request for 7 days.- 在这个例子中，客户端请求不同天数的请假。请求依次传递给 Manager、Director、CEO 进行处理，直到找到合适的处理者。
责任链模式的优缺点
优点：
- 降低耦合：请求发送者和请求处理者之间没有直接依赖，发送者只需要知道责任链的第一个处理者。
- 增强灵活性：通过动态地调整责任链的处理顺序，可以很容易地改变处理逻辑。
- 职责链模式非常适合多个处理者需要按顺序执行时，它能够帮助解耦和简化处理过程。
缺点：
- 可能导致链条过长：如果责任链的层级过多，可能会导致性能问题，且处理逻辑变得复杂。
- 无法确定处理者：如果链条中没有合适的处理者，客户端可能无法得到合适的响应。
场景
适用场景
- 请求处理：当请求的处理逻辑不固定，且有多个处理者时，责任链模式可以有效地组织和管理这些处理者。
- UI事件处理：在GUI编程中，不同的事件处理程序可能会依赖于事件的类型，责任链模式能够为这些事件处理提供灵活的支持。
- 权限检查：在权限管理系统中，多个权限验证对象可以按顺序验证用户权限，直到验证通过为止。
编程相关的案例
- 表单验证：在表单提交过程中，可能需要进行多层次的验证（如基本验证、数据验证、权限验证等），每个验证步骤可以通过责任链模式进行组织。
- 日志处理：在日志系统中，多个日志处理器（如控制台输出、文件输出、远程服务器输出等）可以按顺序处理日志请求，直到满足输出条件。
- 多层级审批系统：像前面例子中的请假审批，每个审批者有不同的权限，当一个审批者无法批准请求时，它会传递给下一个审批者。
总结
责任链模式通过将请求传递给链上的多个处理者来完成任务，每个处理者有机会处理请求，直到一个处理者完成任务为止。它通过解耦请求的发送者和接收者，提高了系统的灵活性，特别适合在复杂的请求处理场景中使用。