最近学习了责任链模式

前言


来菜鸟这个大家庭10个月了，总得来说比较融入了环境，同时在忙碌的工作中也深感技术积累不够，在优秀的人身边工作必须更加花时间去提升自己的技术能力、技术视野，所以开一个系列文章，标题就轻松一点叫做最近学习了XXX吧，记录一下自己的学习心得。

由于最近想对系统进行一个小改造，想到使用责任链模式会非常适合，因此就系统地学习总结了一下责任链模式，分享给大家。

 

责任链模式的定义与特点

责任链模式的定义：
使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接受者之间的耦合关系，将这个对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理他为止。

标准的责任链模式，个人总结下来有如下几个特点：

* 链上的每个对象都有机会处理请求
* 链上的每个对象都持有下一个要处理对象的引用
* 链上的某个对象无法处理当前请求，那么它会把相同的请求传给下一个对象
用一张图表示以下使用了责任链模式之后的架构：



也就是说，责任链模式满足了请求发送者与请求处理者之间的松耦合，抽象非核心的部分，以链式调用的方式对请求对象进行处理。

这么说不明白？那么下面通过实际例子让你明白。

 

不使用责任链模式

为什么要使用责任链模式，那么我们得知道不使用责任链模式有什么坏处，然后通过使用责任链模式如何将代码优化。

现在有一个场景：小明要去上学，妈妈给小明列了一些上学前需要做的清单（洗头、吃早饭、洗脸），小明必须按照妈妈的要求，把清单上打钩的事情做完了才可以上学。

首先我们定义一个准备列表PreparationList：
1 public class PreparationList { 2 3 /** 4 * 是否洗脸 5 */ 6 private boolean
washFace; 7 8 /** 9 * 是否洗头 10 */ 11 private boolean washHair; 12 13 /** 14
* 是否吃早餐15 */ 16 private boolean haveBreakfast; 17 18 public boolean
isWashFace() {19 return washFace; 20 } 21 22 public void setWashFace(boolean
washFace) {23 this.washFace = washFace; 24 } 25 26 public boolean isWashHair()
{27 return washHair; 28 } 29 30 public void setWashHair(boolean washHair) { 31
this.washHair = washHair; 32 } 33 34 public boolean isHaveBreakfast() { 35
return haveBreakfast; 36 } 37 38 public void setHaveBreakfast(boolean
haveBreakfast) {39 this.haveBreakfast = haveBreakfast; 40 } 41 42 @Override 43
public String toString() { 44 return "ThingList [washFace=" + washFace + ",
washHair=" + washHair + ", haveBreakfast=" + haveBreakfast + "]"; 45 } 46 47 }
定义了三件事情：洗头、洗脸、吃早餐。

接着定义一个学习类，按妈妈要求，把妈妈要求的事情做完了再去上学：
1 public class Study { 2 3 public void study(PreparationList
preparationList) { 4 if (preparationList.isWashHair()) { 5
System.out.println("洗脸"); 6 } 7 if (preparationList.isWashHair()) { 8
System.out.println("洗头"); 9 } 10 if (preparationList.isHaveBreakfast()) { 11
System.out.println("吃早餐"); 12 } 13 14 System.out.println("我可以去上学了！"); 15 } 16
17 }
这个例子实现了我们的需求，但是不够优雅，我们的主流程是学习，但是把要准备做的事情这些动作耦合在学习中，这样有两个问题：

* PreparationList中增加一件事情的时候，比如增加化妆、打扫房间，必须修改study方法进行适配
* 当这些事情的顺序需要发生变化的时候，必须修改study方法，比如先洗头再洗脸，那么7~9行的代码必须和4~6行的代码互换位置
最糟糕的写法，只是为了满足功能罢了，违背开闭原则，即当我们扩展功能的时候需要去修改主流程，无法做到对修改关闭、对扩展开放。

 

使用责任链模式

接着看一下使用责任链模式的写法，既然责任链模式的特点是“链上的每个对象都持有下一个对象的引用”，那么我们就这么做。

先抽象出一个AbstractPrepareFilter：
1 public abstract class AbstractPrepareFilter { 2 3 private
AbstractPrepareFilter nextPrepareFilter; 4 5 public
AbstractPrepareFilter(AbstractPrepareFilter nextPrepareFilter) { 6 this
.nextPrepareFilter = nextPrepareFilter; 7 } 8 9 public void
doFilter(PreparationList preparationList, Study study) {10
prepare(preparationList);11 12 if (nextPrepareFilter == null) { 13
study.study();14 } else { 15 nextPrepareFilter.doFilter(preparationList,
study);16 } 17 } 18 19 public abstract void prepare(PreparationList
preparationList);20 21 }

留一个抽象方法prepare给子类去实现，在抽象类中持有下一个对象的引用nextPrepareFilter，如果有，则执行；如果没有表示链上所有对象都执行完毕，执行Study类的study()方法：
1 public class Study { 2 3 public void study() { 4 System.out.println("学习"
); 5 } 6 7 }

接着我们实现AbstractPrepareList，就比较简单了，首先是洗头：
1 public class WashFaceFilter extends AbstractPrepareFilter { 2 3 public
WashFaceFilter(AbstractPrepareFilter nextPrepareFilter) { 4 super
(nextPrepareFilter); 5 } 6 7 @Override 8 public void
prepare(PreparationList preparationList) { 9 if (preparationList.isWashFace()) {
10 System.out.println("洗脸"); 11 } 12 13 } 14 15 }
接着洗脸：
1 public class WashHairFilter extends AbstractPrepareFilter { 2 3 public
WashHairFilter(AbstractPrepareFilter nextPrepareFilter) { 4 super
(nextPrepareFilter); 5 } 6 7 @Override 8 public void
prepare(PreparationList preparationList) { 9 if (preparationList.isWashHair()) {
10 System.out.println("洗头"); 11 } 12 13 } 14 15 }
最后吃早餐：
1 public class HaveBreakfastFilter extends AbstractPrepareFilter { 2 3
public HaveBreakfastFilter(AbstractPrepareFilter nextPrepareFilter) { 4 super
(nextPrepareFilter); 5 } 6 7 @Override 8 public void
prepare(PreparationList preparationList) { 9 if
(preparationList.isHaveBreakfast()) {10 System.out.println("吃早餐"); 11 } 12 13
}14 15 }
最后我们看一下调用方如何编写：
1 @Test 2 public void testResponsibility() { 3 PreparationList
preparationList =new PreparationList(); 4 preparationList.setWashFace(true); 5
preparationList.setWashHair(false); 6 preparationList.setHaveBreakfast(true);
7 8 Study study = new Study(); 9 10 AbstractPrepareFilter
haveBreakfastFilter =new HaveBreakfastFilter(null); 11 AbstractPrepareFilter
washFaceFilter =new WashFaceFilter(haveBreakfastFilter); 12
AbstractPrepareFilter washHairFilter =new WashHairFilter(washFaceFilter); 13 14
washHairFilter.doFilter(preparationList, study);15 }

至此使用责任链模式修改这段逻辑完成，看到我们完成了学习与准备工作之间的解耦，即核心的事情我们是要学习，此时无论加多少准备工作，都不需要修改study方法，只需要修改调用方即可。

但是这种写法好吗？个人认为这种写法虽然符合开闭原则，但是两个明显的缺点对客户端并不友好：

* 增加、减少责任链对象，需要修改客户端代码，即比如我这边想要增加一个打扫屋子的操作，那么testResponsibility()方法需要改动
* AbstractPrepareFilter washFaceFilter = new
WashFaceFilter(haveBreakfastFilter)这种调用方式不够优雅，客户端需要思考一下，到底真正调用的时候调用三个Filter中的哪个Filter
为此，我们来个终极版的、升级版的责任链模式。

 

升级版责任链模式


上面我们写了一个责任链模式，这种是一种初级的符合责任链模式的写法，最后也写了，这种写法是有明显的缺点的，那么接着我们看一下升级版的责任链模式如何写，解决上述问题。

以下的写法也是Servlet的实现方式，首先还是抽象一个Filter：
1 public interface StudyPrepareFilter { 2 3 public void
doFilter(PreparationList preparationList, FilterChain filterChain); 4 5 }
注意这里多了一个FilterChain，也就是责任链，是用于串起所有的责任对象的，它也是StudyPrepareFilter的一个子类：
1 public class FilterChain implements StudyPrepareFilter { 2 3 private int
pos = 0; 4 5 private Study study; 6 7 private List<StudyPrepareFilter>
studyPrepareFilterList; 8 9 public FilterChain(Study study) { 10 this.study =
study;11 } 12 13 public void addFilter(StudyPrepareFilter studyPrepareFilter) {
14 if (studyPrepareFilterList == null) { 15 studyPrepareFilterList = new
ArrayList<StudyPrepareFilter>(); 16 } 17 18
studyPrepareFilterList.add(studyPrepareFilter);19 } 20 21 @Override 22 public
void doFilter(PreparationList thingList, FilterChain filterChain) { 23 //
所有过滤器执行完毕 24 if (pos == studyPrepareFilterList.size()) { 25 study.study(); 26
}27 28 studyPrepareFilterList.get(pos++).doFilter(thingList, filterChain); 29 }
30 31 }
即这里有一个计数器，假设所有的StudyPrepareFilter没有调用完毕，那么调用下一个，否则执行Study的study()方法。

接着就比较简单了，实现StudyPrepareFilter类即可，首先还是洗头：
1 public class WashHairFilter implements StudyPrepareFilter { 2 3 @Override
4 public void doFilter(PreparationList preparationList, FilterChain
filterChain) { 5 if (preparationList.isWashHair()) { 6
System.out.println("洗完头发"); 7 } 8 9 filterChain.doFilter(preparationList,
filterChain);10 } 11 12 }
注意，这里每个实现类需要显式地调用filterChain的doFilter方法。洗脸：
1 public class WashFaceFilter implements StudyPrepareFilter { 2 3 @Override
4 public void doFilter(PreparationList preparationList, FilterChain
filterChain) { 5 if (preparationList.isWashFace()) { 6 System.out.println("洗完脸"
); 7 } 8 9 filterChain.doFilter(preparationList, filterChain); 10 } 11 12 }
吃早饭：
1 public class HaveBreakfastFilter implements StudyPrepareFilter { 2 3
@Override 4 public void doFilter(PreparationList preparationList, FilterChain
filterChain) { 5 if (preparationList.isHaveBreakfast()) { 6
System.out.println("吃完早饭"); 7 } 8 9 filterChain.doFilter(preparationList,
filterChain);10 } 11 12 }
最后看一下调用方：
1 @Test 2 public void testResponsibilityAdvance() { 3 PreparationList
preparationList =new PreparationList(); 4 preparationList.setWashFace(true); 5
preparationList.setWashHair(false); 6 preparationList.setHaveBreakfast(true);
7 8 Study study = new Study(); 9 10 StudyPrepareFilter washFaceFilter = new
WashFaceFilter();11 StudyPrepareFilter washHairFilter = new WashHairFilter(); 12
StudyPrepareFilter haveBreakfastFilter =new HaveBreakfastFilter(); 13 14
FilterChain filterChain =new FilterChain(study); 15
filterChain.addFilter(washFaceFilter);16 filterChain.addFilter(washHairFilter);
17 filterChain.addFilter(haveBreakfastFilter); 18 19
filterChain.doFilter(preparationList, filterChain);20 }
完美解决第一版责任链模式存在的问题，至此增加、修改责任对象客户端调用代码都不需要再改动。


有的人可能会问，你这个增加、减少责任对象，testResponsibilityAdvance()方法，不是还得addFilter，或者删除一行吗？我们回想一下，Servlet我们增加或减少Filter需要改动什么代码吗？不用，我们需要改动的只是web.xml而已。同样的道理，FilterChain里面有studyPrepareFilterList，我们完全可以把FilterChain做成一个Spring
Bean，所有的Filter具体实现类也都是Spring Bean，注入studyPrepareFilterList就好了，伪代码为：
1 <bean id="filterChain" class="xxx.xxx.xxx.FilterChain"> 2 <property name
="studyPrepareFilterList"> 3 <list> 4 <ref bean="washFaceFilter" /> 5 <ref bean
="washHairFilter"/> 6 <ref bean="haveBreakfastFilter" /> 7 </list> 8 </property>
9 </bean>
这样是不是完美解决了问题？我们新增、减少Filter，或者修改Filter顺序，只需要修改.xml文件即可，不仅核心逻辑符合开闭原则，调用方也符合开闭原则。

 

责任链模式的使用场景


这个就不多说了，最典型的就是Servlet中的Filter，有了上面的分析，大家应该也可以理解Servlet中责任链模式的工作原理了，然后为什么一个一个的Filter需要配置在web.xml中。

 

责任链模式的结构

想想看，好像责任链模式也没有什么太复杂的结构，将责任抽象，实现责任接口，客户端发起调用，网上找了一张图表示一下：



 

 

责任链模式的优点及使用场景

最后说说责任链模式的优点吧，大致有以下几点：

* 实现了请求发送者与请求处理者之间的松耦合
* 可动态添加责任对象、删除责任对象、改变责任对象顺序，非常灵活
* 每个责任对象专注于做自己的事情，职责明确
什么时候需要用责任链模式？这个问题我是这么想的：系统设计的时候，
注意区分主次就好，即哪部分是核心流程，哪部分是辅助流程，辅助流程是否有N多if...if...if...的场景
，如果是且每个if都有一个统一的抽象，那么抽象辅助流程，把每个if作为一个责任对象进行链式调用，优雅实现，易复用可扩展。

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