Java 设计模式:责任链模式详解

Java 设计模式:责任链模式详解

责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)是一种行为型设计模式,它通过将请求沿着一条处理链传递,直到某个对象处理它为止,避免了请求发送者和接收者之间的直接耦合。本文将详细介绍责任链模式的定义、实现方式及其在 Java 中的应用。

1. 什么是责任链模式?

责任链模式的核心思想是:将多个处理对象组成一条链,请求沿着这条链传递,每个处理对象都有机会处理请求或将其传递给下一个对象。这种模式适用于需要动态分配职责或按顺序处理请求的场景。

模式结构

  • 抽象处理者(Handler):定义处理请求的接口,通常包含一个指向下一个处理者的引用。
  • 具体处理者(Concrete Handler):实现抽象处理者,决定是否处理请求,并可将请求传递给链中的下一个对象。
  • 客户端(Client):发起请求并将其发送到责任链的起点。

2. 实现责任链模式

以下是一个简单的 Java 示例,模拟一个请假审批流程:员工提交请假请求,根据天数不同,由不同级别的管理者审批。

2.1 定义抽象处理者

java 复制代码
public abstract class LeaveHandler {
    protected LeaveHandler nextHandler; // 指向下一个处理者

    public void setNextHandler(LeaveHandler nextHandler) {
        this.nextHandler = nextHandler;
    }

    // 处理请假请求
    public abstract void handleRequest(LeaveRequest request);
}

2.2 定义具体处理者

  • 小组长(TeamLeader):处理 1-3 天的请假。
  • 经理(Manager):处理 3-7 天的请假。
  • 总监(Director):处理 7 天以上的请假。
java 复制代码
public class TeamLeader extends LeaveHandler {
    @Override
    public void handleRequest(LeaveRequest request) {
        if (request.getDays() <= 3) {
            System.out.println("小组长批准了 " + request.getName() + " 的 " + request.getDays() + " 天请假");
        } else if (nextHandler != null) {
            nextHandler.handleRequest(request); // 传递给下一个处理者
        } else {
            System.out.println("无人能处理该请求");
        }
    }
}

public class Manager extends LeaveHandler {
    @Override
    public void handleRequest(LeaveRequest request) {
        if (request.getDays() <= 7) {
            System.out.println("经理批准了 " + request.getName() + " 的 " + request.getDays() + " 天请假");
        } else if (nextHandler != null) {
            nextHandler.handleRequest(request);
        } else {
            System.out.println("无人能处理该请求");
        }
    }
}

public class Director extends LeaveHandler {
    @Override
    public void handleRequest(LeaveRequest request) {
        if (request.getDays() > 7) {
            System.out.println("总监批准了 " + request.getName() + " 的 " + request.getDays() + " 天请假");
        } else if (nextHandler != null) {
            nextHandler.handleRequest(request);
        } else {
            System.out.println("无人能处理该请求");
        }
    }
}

2.3 定义请求类

java 复制代码
public class LeaveRequest {
    private String name; // 请假人姓名
    private int days;    // 请假天数

    public LeaveRequest(String name, int days) {
        this.name = name;
        this.days = days;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getDays() {
        return days;
    }
}

2.4 客户端使用

java 复制代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建处理者
        LeaveHandler teamLeader = new TeamLeader();
        LeaveHandler manager = new Manager();
        LeaveHandler director = new Director();

        // 构建责任链
        teamLeader.setNextHandler(manager);
        manager.setNextHandler(director);

        // 提交请假请求
        LeaveRequest request1 = new LeaveRequest("张三", 2);
        LeaveRequest request2 = new LeaveRequest("李四", 5);
        LeaveRequest request3 = new LeaveRequest("王五", 10);

        teamLeader.handleRequest(request1);
        teamLeader.handleRequest(request2);
        teamLeader.handleRequest(request3);
    }
}

输出结果

复制代码
小组长批准了 张三 的 2 天请假
经理批准了 李四 的 5 天请假
总监批准了 王五 的 10 天请假

3. 责任链模式的优点与缺点

优点

  1. 解耦请求与处理:请求发送者无需知道具体由谁处理,降低了耦合度。
  2. 灵活性强:可以动态调整链的结构,添加或删除处理者。
  3. 职责分明:每个处理者只关注自己负责的部分,符合单一职责原则。

缺点

  1. 请求可能未被处理:如果链中没有合适的处理者,请求可能被忽略。
  2. 性能开销:链过长时,请求需要逐级传递,可能影响性能。

4. 实际应用场景

责任链模式在 Java 中有许多实际应用,以下是几个典型场景:

  • Servlet 过滤器 :在 Java Web 开发中,FilterChain 使用责任链模式,多个过滤器按顺序处理 HTTP 请求。
  • 日志框架:如 SLF4J 或 Log4j,日志级别通过责任链分发到不同处理器。
  • 审批流程:如本文示例的请假审批,适用于多级审核的业务逻辑。

示例:Servlet Filter 中的责任链

java 复制代码
public class AuthFilter implements Filter {
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) {
        // 权限校验
        System.out.println("AuthFilter: 检查用户权限");
        // 传递给下一个过滤器
        chain.doFilter(request, response);
    }
}

5. 与其他模式的区别

  • 与命令模式:责任链关注请求的传递和处理,命令模式关注请求的封装和执行。
  • 与装饰者模式:装饰者模式增强对象功能,责任链模式分配职责。

6. 总结

责任链模式是一种优雅的解决方案,适用于需要按顺序处理请求或动态分配职责的场景。通过将处理对象组织成链状结构,它不仅降低了系统的耦合度,还提高了灵活性。在 Java 中,责任链模式广泛应用于框架设计和业务逻辑实现,值得开发者深入掌握。

希望这篇博文能帮助你理解责任链模式的精髓!如果有其他设计模式相关问题,欢迎留言讨论。

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