Java设计模式-责任链模式

责任链模式概述

设计模式（Design Pattern）是面向对象软件开发中经过验证的通用解决方案 ，用于解决特定场景下的高频问题。其本质是经验沉淀的代码设计模板，通过抽象和封装提高代码的可维护性、复用性和扩展性

我认为：设计模式是一类问题的通用解决方案。

设计模式按目的分类有三类

创建型:控制对象创建过程
结构型:优化类/对象的组合方式
行为型:定义对象交互与职责分配

责任链模式就是其中的行为型的设计模式.

责任链模式简介

责任链模式：

责任链模式是一种行为型设计模式。
通过将多个处理对象连接成链，允许请求沿链传递直至被处理。其核心在于解耦请求发送者与接收者，使多个对象都有机会处理请求，且处理路径由链结构动态决定

责任链模式的作用：

解耦性：请求者无需知道具体处理者，处理者无需知道请求来源
动态扩展：运行时灵活增删处理节点或调整链顺序
职责单一：每个处理者仅关注自身能处理的请求类型

责任链模式的应用场景：

日志处理系统（如本示例）
Web请求过滤链（Servlet Filter）
审批流程（多级领导审批）
异常处理机制（多层异常捕获）

课程目标

理解责任链模式的核心思想和应用场景
识别应用场景，独立实现责任链模式
能够权衡模式的适用性

责任链模式的核心组件

角色职责

角色	职责	示例类名
Handler	定义处理请求的接口，维护处理链引用	Logger
ConcreteHandler	实现具体处理逻辑，决定是否传递请求	ConsoleHandler
Client	构建处理链并触发请求	LogManager

类图

implements implements implements next builds chain <<interface>> Handler +Handler next +handle(request) ConsoleHandler +handle(request) FileHandler +handle(request) EmailHandler +handle(request) LogManager +main()

传统设计方式 VS 责任链模式

案例需求

案例背景：实现一个日志处理责任链，下面是具体要求：

1、日志依次经过如下处理器

2、控制台输出：输出日志到控制台

3、文件存储：将Error级别日志写入到文件中

4、短信报警：当出现fatal级别日志时，发送短信通知

传统模式的实现

代码示例如下:

java 复制代码

// 传统日志处理（强耦合）
class Logger {
    public void log(String level, String message) {
        if ("CONSOLE".equals(level)) {
            System.out.println("控制台输出：" + message);
        } else if ("FILE".equals(level)) {
            // 写入文件逻辑
        } else if ("SMS".equals(level)) {
            // 发送短信逻辑
        }
    }
}

传统模式的缺陷：

新增日志类型需修改原有代码（违反开闭原则）
处理逻辑高度耦合，难以动态调整顺序
无法灵活组合不同处理策略

责任链模式的实现

责任链模式将修补传统实现方式的缺陷。

代码示例如下：

java 复制代码

// 抽象处理器
abstract class Logger {
    protected Logger next;
    protected String level;

    public void setNext(Logger next) {
        this.next = next;
    }

    public void log(String msgLevel, String message) {
        if (this.level.compareTo(msgLevel) <= 0) {
            writeLog(message);
        }
        if (next != null) {
            next.log(msgLevel, message);
        }
    }

    abstract protected void writeLog(String message);
}

// 控制台处理器
class ConsoleHandler extends Logger {
    public ConsoleHandler() {
        this.level = "CONSOLE";
    }

    @Override
    protected void writeLog(String message) {
        System.out.println("[控制台] " + message);
    }
}

// 文件处理器
class FileHandler extends Logger {
    public FileHandler() {
        this.level = "ERROR";
    }

    @Override
    protected void writeLog(String message) {
        // 文件写入逻辑
        System.out.println("[文件] 写入ERROR日志：" + message);
    }
}

// 短信处理器
class SmsHandler extends Logger {
    public SmsHandler() {
        this.level = "FATAL";
    }

    @Override
    protected void writeLog(String message) {
        // 短信发送逻辑
        System.out.println("[短信] 发送FATAL报警：" + message);
    }
}

// 客户端
public class LogManager {
    public static void main(String[] args) {
        Logger console = new ConsoleHandler();
        Logger file = new FileHandler();
        Logger sms = new SmsHandler();

        // 构建责任链：控制台 → 文件 → 短信
        console.setNext(file);
        file.setNext(sms);

        // 触发日志处理
        console.log("INFO", "系统正常运行");
        console.log("ERROR", "数据库连接失败");
        console.log("FATAL", "服务器宕机");
    }
}

责任链模式的优势：

灵活扩展：新增日志处理器无需修改现有代码
动态配置：可通过配置文件调整处理链顺序
职责清晰：每个处理器专注特定日志级别处理

责任链模式的局限：

性能损耗：长链可能导致请求传递延迟
调试复杂：链式调用增加问题定位难度
可能遗漏：若链中无匹配处理器，请求将被丢弃

模式变体

静态链：通过配置文件定义处理顺序
责任树：树形结构支持并行处理分支
异步链：结合消息队列实现异步处理

最佳实践

控制链长度：建议不超过7个节点（米勒法则）
默认处理器：链尾设置兜底处理器防止遗漏
日志追踪：添加链路ID实现请求跟踪
性能优化：高频场景使用责任树代替单链

总结

通过责任链模式，我们成功构建了一个可动态扩展的日志处理系统，完美诠释了"开闭原则"和"单一职责原则"的设计哲学。这种模式特别适合需要多级协作但又不希望耦合度过高的场景。