「软件设计模式」责任链模式(Chain of Responsibility)

深入解析责任链模式:用C++打造灵活的请求处理链


引言:当审批流程遇上设计模式

在软件系统中,我们经常会遇到这样的场景:一个请求需要经过多个处理节点的判断,每个节点都有权决定是否处理或传递请求。就像企业的请假审批流程,可能经历「主管→经理→总监」三级判断。如何优雅地实现这种传递机制?责任链模式给出了完美解决方案。


一、责任链模式核心思想

1.1 模式定义

责任链模式(Chain of Responsibility)通过将多个处理对象连接成链,并沿着链条传递请求,直到有对象处理它为止。这种模式实现了请求发送者与接收者的解耦。

1.2 模式结构

  • Handler:定义处理请求的接口,维护后继者引用
  • ConcreteHandler:具体处理者,实现处理逻辑
  • Client:装配处理链,发起请求

二、C++实现请假审批系统

我们以三级审批流程为例,演示如何用C++实现责任链模式。

2.1 抽象处理者

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <memory>

// 请假请求结构体
struct LeaveRequest {
    int employeeId;
    std::string name;
    int leaveDays;
};

// 抽象处理者
class Handler {
protected:
    std::shared_ptr<Handler> nextHandler;

public:
    virtual ~Handler() = default;
    
    void setNext(std::shared_ptr<Handler> handler) {
        nextHandler = handler;
    }

    virtual void handleRequest(const LeaveRequest& request) = 0;
};

2.2 具体处理者实现

cpp 复制代码
// 主管审批(处理<=3天的请假)
class Supervisor : public Handler {
public:
    void handleRequest(const LeaveRequest& request) override {
        if (request.leaveDays <= 3) {
            std::cout << "主管批准了" << request.name 
                      << "的" << request.leaveDays << "天请假
";
        } else if (nextHandler) {
            nextHandler->handleRequest(request);
        }
    }
};

// 部门经理审批(处理<=7天的请假)
class Manager : public Handler {
public:
    void handleRequest(const LeaveRequest& request) override {
        if (request.leaveDays <= 7) {
            std::cout << "经理批准了" << request.name 
                      << "的" << request.leaveDays << "天请假
";
        } else if (nextHandler) {
            nextHandler->handleRequest(request);
        }
    }
};

// 总经理审批(处理>7天的请假)
class GeneralManager : public Handler {
public:
    void handleRequest(const LeaveRequest& request) override {
        if (request.leaveDays > 7) {
            std::cout << "总经理批准了" << request.name 
                      << "的" << request.leaveDays << "天请假
";
        } else if (nextHandler) {
            nextHandler->handleRequest(request);
        }
    }
};

2.3 构建责任链

cpp 复制代码
int main() {
    // 创建处理者
    auto supervisor = std::make_shared<Supervisor>();
    auto manager = std::make_shared<Manager>();
    auto generalManager = std::make_shared<GeneralManager>();

    // 构建责任链
    supervisor->setNext(manager);
    manager->setNext(generalManager);

    // 模拟请假请求
    LeaveRequest requests[] = {
        {101, "张三", 2},
        {102, "李四", 5},
        {103, "王五", 9}
    };

    // 处理所有请求
    for (const auto& req : requests) {
        std::cout << "\n处理" << req.name << "的请求:n";
        supervisor->handleRequest(req);
    }

    return 0;
}

2.4 运行结果

复制代码
处理张三的请求:
主管批准了张三的2天请假

处理李四的请求:
经理批准了李四的5天请假

处理王五的请求:
总经理批准了王五的9天请假

三、模式应用场景

  1. 多级过滤系统:如敏感词过滤、网络请求拦截
  2. 动态流程处理:可配置的审批流程
  3. 事件处理系统:GUI事件冒泡机制
  4. 中间件管道:Web服务器中间件处理

四、模式优缺点分析

优势

  • 请求与处理解耦
  • 动态调整处理链顺序
  • 符合开闭原则(新增处理者无需修改已有代码)

局限

  • 请求可能未被处理(需设置默认处理)
  • 长链影响性能(可考虑设置最大传递次数)

五、扩展与变体

  1. 组合模式:处理链嵌套形成树形结构
  2. 拦截过滤器:处理完成后反向传递
  3. 异步责任链:非阻塞式处理(需考虑线程安全)

结语:链式思维的力量

责任链模式将离散的处理节点组织成灵活的执行链路,这种设计思想在C++标准库中也有体现(如异常处理栈)。掌握该模式的关键在于理解处理节点的独立性,以及如何构建高效的传递机制。当你的系统需要灵活多变的处理流程时,不妨考虑让责任链来大显身手!

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