（21）Java设计模式 - 责任链模式（Chain of Responsibility）

责任链模式

顾名思义，责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式给予请求的类型，对请求的发送者和接收者进行解耦。这种类型的设计模式属于行为型模式。

在这种模式中，通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求，那么它会把相同的请求传给下一个接收者，依此类推。

介绍

意图：避免请求发送者与接收者耦合在一起，让多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。

主要解决：职责链上的处理者负责处理请求，客户只需要将请求发送到职责链上即可，无须关心请求的处理细节和请求的传递，所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。

何时使用：在处理消息的时候以过滤很多道。

如何解决：拦截的类都实现统一接口。

关键代码：Handler 里面聚合它自己，在 HanleRequest 里判断是否合适，如果没达到条件则向下传递，向谁传递之前 set 进去。

应用实例： 1、红楼梦中的"击鼓传花"。 2、JS 中的事件冒泡。 3、JAVA WEB 中 Apache Tomcat 对 Encoding 的处理，Struts2 的拦截器，jsp servlet 的 Filter。

优点： 1、降低耦合度。它将请求的发送者和接收者解耦。 2、简化了对象。使得对象不需要知道链的结构。 3、增强给对象指派职责的灵活性。通过改变链内的成员或者调动它们的次序，允许动态地新增或者删除责任。 4、增加新的请求处理类很方便。

缺点： 1、不能保证请求一定被接收。 2、系统性能将受到一定影响，而且在进行代码调试时不太方便，可能会造成循环调用。 3、可能不容易观察运行时的特征，有碍于除错。

使用场景： 1、有多个对象可以处理同一个请求，具体哪个对象处理该请求由运行时刻自动确定。 2、在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。 3、可动态指定一组对象处理请求。

注意事项：在 JAVA WEB 中遇到很多应用。

结构

实现

我们创建抽象类 AbstractLogger，带有详细的日志记录级别。然后我们创建三种类型的记录器，都扩展了 AbstractLogger。每个记录器消息的级别是否属于自己的级别，如果是则相应地打印出来，否则将不打印并把消息传给下一个记录器。

步骤 1

创建抽象的记录器类。

AbstractLogger.java

public abstract class AbstractLogger {
   public static int INFO = 1;
   public static int DEBUG = 2;
   public static int ERROR = 3;
 
   protected int level;
 
   //责任链中的下一个元素
   protected AbstractLogger nextLogger;
 
   public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger){
      this.nextLogger = nextLogger;
   }
 
   public void logMessage(int level, String message){
      if(this.level <= level){
         write(message);
      }
      if(nextLogger !=null){
         nextLogger.logMessage(level, message);
      }
   }
 
   abstract protected void write(String message);
   
}

步骤 2

创建扩展了该记录器类的实体类。

public class ConsoleLogger extends AbstractLogger {
 
   public ConsoleLogger(int level){
      this.level = level;
   }
 
   @Override
   protected void write(String message) {    
      System.out.println("Standard Console::Logger: " + message);
   }
}


public class ErrorLogger extends AbstractLogger {
 
   public ErrorLogger(int level){
      this.level = level;
   }
 
   @Override
   protected void write(String message) {    
      System.out.println("Error Console::Logger: " + message);
   }
}


public class FileLogger extends AbstractLogger {
 
   public FileLogger(int level){
      this.level = level;
   }
 
   @Override
   protected void write(String message) {    
      System.out.println("File::Logger: " + message);
   }
}

步骤 3

创建不同类型的记录器。赋予它们不同的错误级别，并在每个记录器中设置下一个记录器。每个记录器中的下一个记录器代表的是链的一部分。

ChainPatternDemo.java

public class ChainPatternDemo {
   
   private static AbstractLogger getChainOfLoggers(){
 
      AbstractLogger errorLogger = new ErrorLogger(AbstractLogger.ERROR);
      AbstractLogger fileLogger = new FileLogger(AbstractLogger.DEBUG);
      AbstractLogger consoleLogger = new ConsoleLogger(AbstractLogger.INFO);
 
      errorLogger.setNextLogger(fileLogger);
      fileLogger.setNextLogger(consoleLogger);
 
      return errorLogger;  
   }
 
   public static void main(String[] args) {
      AbstractLogger loggerChain = getChainOfLoggers();
 
      loggerChain.logMessage(AbstractLogger.INFO, 
         "This is an information.");
 
      loggerChain.logMessage(AbstractLogger.DEBUG, 
         "This is an debug level information.");
 
      loggerChain.logMessage(AbstractLogger.ERROR, 
         "This is an error information.");
   }
}

步骤 4

执行程序，输出结果：

Standard Console::Logger: This is an information.
File::Logger: This is an debug level information.
Standard Console::Logger: This is an debug level information.
Error Console::Logger: This is an error information.
File::Logger: This is an error information.
Standard Console::Logger: This is an error information.

实际应用

• servlet中的filter
• dubbo中的filter
• mybatis中的plugin 这3个框架在实现责任链方式不尽相同。

servlet中的Filter

servlet中分别定义了一个 Filter和FilterChain的接口，核心代码如下：

public final class ApplicationFilterChain implements FilterChain {
    private int pos = 0; //当前执行filter的offset
    private int n; //当前filter的数量
    private ApplicationFilterConfig[] filters;  //filter配置类，通过getFilter()方法获取Filter
    private Servlet servlet

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response) {
        if (pos < n) {
            ApplicationFilterConfig filterConfig = filters[pos++];
            Filter filter = filterConfig.getFilter();
            filter.doFilter(request, response, this);
        } else {
            // filter都处理完毕后，执行servlet
            servlet.service(request, response);
        }
    }

}

　　

代码还算简单，结构也比较清晰，定义一个Chain，里面包含了Filter列表和servlet，达到在调用真正servlet之前进行各种filter逻辑。

Dubbo中的Filter

Dubbo在创建Filter的时候是另外一个方法，通过把Filter封装成 Invoker的匿名类，通过链表这样的数据结构来完成责任链，核心代码如下：

private static <T> Invoker<T> buildInvokerChain(final Invoker<T> invoker, String key, String group) {
    Invoker<T> last = invoker;
    //只获取满足条件的Filter
    List<Filter> filters = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Filter.class).getActivateExtension(invoker.getUrl(), key, group);
    if (filters.size() > 0) {
        for (int i = filters.size() - 1; i >= 0; i --) {
            final Filter filter = filters.get(i);
            final Invoker<T> next = last;
            last = new Invoker<T>() {
                ...
                public Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException {
                    return filter.invoke(next, invocation);
                }
                ...
            };
        }
    }
    return last;
}

　　

Dubbo的责任链就没有类似FilterChain这样的类吧Filter和调用Invoker结合起来，而是通过创建一个链表，调用的时候我们只知道第一个节点，每个节点包含了下一个调用的节点信息。 这里的虽然Invoker封装Filter没有显示的指定next，但是通过java匿名类和final的机制达到同样的效果。

Mybatis中的Plugin

Mybatis可以配置各种Plugin，无论是官方提供的还是自己定义的，Plugin和Filter类似，就在执行Sql语句的时候做一些操作。Mybatis的责任链则是通过动态代理的方式，使用Plugin代理实际的Executor类。（这里实际还使用了组合模式，因为Plugin可以嵌套代理），核心代码如下：

public class Plugin implements InvocationHandler{
    private Object target;
    private Interceptor interceptor;
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        if (满足代理条件) {
            return interceptor.intercept(new Invocation(target, method, args));
        }
        return method.invoke(target, args);
    }

    //对传入的对象进行代理，可能是实际的Executor类，也可能是Plugin代理类
    public static Object wrap(Object target, Interceptor interceptor) {

        Class<?> type = target.getClass();
        Class<?>[] interfaces = getAllInterfaces(type, signatureMap);
        if (interfaces.length > 0) {
            return Proxy.newProxyInstance(
                    type.getClassLoader(),
                    interfaces,
                    new Plugin(target, interceptor, signatureMap));
        }
        return target;
    }
}

　简单的示意图如下：

总结

这里简单介绍了Servlet、Dubbo、Mybatis对责任链模式的不同实现手段，其中Servlet是相对比较清晰，又易于实现的方式，而Dubbo和Mybatis则适合在原有代码基础上，增加责任链模式代码改动量最小的。