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java设计模式之责任链模式(java责任链模式的应用场景)

wys521 2025-06-09 06:38:03 精选教程 3 ℃ 0 评论

最近在做预算项目,预算占用的场景和责任链模式的应用场景类似,于是就查资料研究了下责任链模式,在这里给大家分享下


责任链模式的定义:

责任链模式将链中每一个节点都看作一个对象,每个节点处理的请求均不同,且内部自动维护下一个节点对象。当一个请求从链式的首端发出时,

会沿着责任链的路径依次传递到每一个节点对象,直至被链中的某个对象处理为止,属于行为型设计模式。

责任链模式的应用场景:

  1. 多个对象可以处理同一请求,但具体由哪个对象处理则在运行时动态决定。
  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请求。
  3. 可动态指定一组对象处理请求。

责任链模式的UML图:


由上图可以看到责任链模式主要包含2个角色。

  1. 抽象处理者(Handler):定义一个请求处理的方法,并维护一个下一处理节点Handler对象。
  2. 具体处理者(ConcreteHandler):对请求进行处理,如果不感兴趣,则进行转发。

责任链模式的本质是解耦请求与处理,让请求在处理链中能进行传递与被处理;理解责任链模式应当理解的是其模式而不是其具体的实现。

责任链模式的独到之处是将其节点处理者组合成链式结构,并允许节点自身决定是否进行请求处理或转发,相当于让请求流动起来。

使用责任链模式设计热插拔权限控制:

首先创建一个实体类Member。


public class Member {
    private String loginName;
    private String loginPass;
    private String roleName;

    public Member(String loginName, String loginPass) {
        this.loginName = loginName;
        this.loginPass = loginPass;
    }

    public String getLoginName() {
        return loginName;
    }

    public void setLoginName(String loginName) {
        this.loginName = loginName;
    }

    public String getLoginPass() {
        return loginPass;
    }

    public void setLoginPass(String loginPass) {
        this.loginPass = loginPass;
    }

    public String getRoleName() {
        return roleName;
    }

    public void setRoleName(String roleName) {
        this.roleName = roleName;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Member{" +
                "loginName='" + loginName + '\'' +
                ", loginPass='" + loginPass + '\'' +
                ", roleName='" + roleName + '\'' +
                '}';
    }
}

然后写一段我们经常写的代码,登录以及权限验证,然后返回。


public class MemberService {

    /**
     * 执行用户登录操作
     * 
     * @param loginName 登录用户名
     * @param loginPass 登录密码
     */
    public void login(String loginName, String loginPass) {
        // 检查用户名和密码是否为空
        if (StringUtils.isEmpty(loginName) || StringUtils.isEmpty(loginPass)) {
            System.out.println("用户名和密码为空,无法进行登录操作");
            return;
        }
        System.out.println("用户名和密码均已提供,可继续执行后续流程");

        // 检查用户是否存在
        Member member = checkExists(loginName, loginPass);
        if (member == null) {
            System.out.println("指定的用户不存在,请确认信息后重试");
            return;
        }

        System.out.println("登录成功!欢迎您的使用");

        // 检查用户是否具有管理员权限
        if (!"管理员".equals(member.getRoleName())) {
            System.out.println("您并非管理员角色,不具备相应的操作权限");
            return;
        }
        System.out.println("您具备管理员权限,允许进行操作");
    }

    /**
     * 检查指定用户名和密码的用户是否存在
     * 
     * @param loginName 登录用户名
     * @param loginPass 登录密码
     * @return 若用户存在则返回对应的 Member 对象,否则返回 null
     */
    private Member checkExists(String loginName, String loginPass) {
        Member member = new Member(loginName, loginPass);
        member.setRoleName("管理员");
        return member;
    }

    public static void main(String[] args) {
        MemberService service = new MemberService();
        service.login("tom", "666");
    }
}

看上面的代码,虽然只有一个主方法login(),但是实际上我们做了几件事情,首选判空,然后判断用户是否存在,接着又验证用户的权限,最后

返回。这样写虽然也能达到目的,但是代码看着就很臃肿,并且耦合性很大,其中一个逻辑需要改变就需要修改整个方法。我们来看看用责任链模式

怎么解决这个问题:

首先创建一个Handler类。


/**
 * 抽象处理者类,定义了处理成员对象的基本结构和链式处理机制
 */
public abstract class Handler {
    // 指向下一个处理者的引用,用于构建处理链
    protected Handler next;

    /**
     * 设置当前处理者的下一个处理者
     * 
     * @param next 下一个处理者对象
     */
    public void setNextHandler(Handler next) {
        this.next = next;
    }

    /**
     * 抽象方法,由具体的处理者子类实现,用于处理成员对象
     * 
     * @param member 需要处理的成员对象
     */
    public abstract void handleMember(Member member);
}

然后分别创建非空校验ValidateHandler、登录校验LoginHandler和权限校验AuthHandler类。


/**
 * 验证处理者类,负责验证成员对象的用户名和密码是否为空
 */
public class ValidateHandler extends Handler {
    /**
     * 处理成员对象的验证逻辑
     * 
     * @param member 需要处理的成员对象
     */
    @Override
    public void handleMember(Member member) {
        // 检查用户名和密码是否为空
        if (StringUtils.isEmpty(member.getLoginName()) || StringUtils.isEmpty(member.getLoginPass())) {
            System.out.println("用户名和密码为空,无法继续处理");
            return;
        }
        System.out.println("用户名和密码均已提供,可继续后续处理流程");
        // 将处理任务传递给下一个处理者
        if (next != null) {
            next.handleMember(member);
        }
    }
}

/**
 * 登录处理者类,负责模拟成员对象的登录操作
 */
public class LoginHandler extends Handler {
    /**
     * 处理成员对象的登录逻辑
     * 
     * @param member 需要处理的成员对象
     */
    @Override
    public void handleMember(Member member) {
        System.out.println("登录操作已成功完成!");
        // 设置成员对象的角色为管理员
        member.setRoleName("管理员");
        // 将处理任务传递给下一个处理者
        if (next != null) {
            next.handleMember(member);
        }
    }
}

/**
 * 权限验证处理者类,负责验证成员对象是否具有管理员权限
 */
public class AuthHandler extends Handler {
    /**
     * 处理成员对象的权限验证逻辑
     * 
     * @param member 需要处理的成员对象
     */
    @Override
    public void handleMember(Member member) {
        // 检查成员对象是否为管理员角色
        if (!"管理员".equals(member.getRoleName())) {
            System.out.println("您并非管理员角色,不具备相应操作权限");
            return;
        }
        System.out.println("您具备管理员权限,允许进行操作");
    }
}

接着修改MemberService的代码,我们需要将前面定义好的几个Handler根据业务需求串联起来,形成一条链即可。



public class MemberService {

    /**
     * 执行用户登录流程,通过责任链模式依次处理验证、登录和权限认证
     * 
     * @param loginName 登录使用的用户名
     * @param loginPass 登录使用的密码
     */
    public void performLogin(String loginName, String loginPass) {
        // 初始化验证处理者
        Handler validationHandler = new ValidateHandler();
        // 初始化登录处理者
        Handler loginProcessHandler = new LoginHandler();
        // 初始化权限认证处理者
        Handler authorizationHandler = new AuthHandler();

        // 构建责任链,将验证处理者的下一个处理者设置为登录处理者
        validationHandler.setNextHandler(loginProcessHandler);
        // 将登录处理者的下一个处理者设置为权限认证处理者
        loginProcessHandler.setNextHandler(authorizationHandler);

        // 创建成员对象并从验证处理者开始执行处理流程
        validationHandler.handleMember(new Member(loginName, loginPass));
    }
}

最后编写客户端调用代码:


public class Test {
    /**
     * 程序入口,用于测试会员服务的登录功能
     * 
     * @param args 命令行参数
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化会员服务对象
        MemberService memberServiceInstance = new MemberService();
        // 调用会员服务的登录方法,尝试使用指定的用户名和密码进行登录
        memberServiceInstance.performLogin("admin", "666");
    }
}

这样写之后,各个模块之间就完全解耦,符合开闭原则。其实我们平时使用的很多权限校验框架都是运用这个原理,将各个维度的权限处理解耦之后

再串联起来,只处理各自相关的职责。如果职责与自己不相关,则抛给链上的下一个Handler。

责任链模式和建造者模式结合使用:

因为责任链模式具备链式结构,在上面的代码中,负责组装链式结构的MemberService类,如果业务有变,每次都要修改,且逻辑不清晰。我们可以通过

建造者模式来对其进行改造,首选修改Handler的代码:



/**
 * 泛型抽象处理者类,用于构建处理成员对象的责任链
 * 
 * @param <T> 泛型类型参数
 */
public abstract class Handler<T> {
    // 指向下一个处理者的引用,用于构建责任链
    protected Handler<T> nextHandler;

    /**
     * 设置当前处理者的下一个处理者
     * 
     * @param next 下一个处理者对象
     */
    public void setNextHandler(Handler<T> next) {
        this.nextHandler = next;
    }

    /**
     * 抽象方法,由具体的处理者子类实现,用于处理成员对象
     * 
     * @param member 需要处理的成员对象
     */
    public abstract void handleMember(Member member);

    /**
     * 静态内部类,用于构建处理者责任链
     * 
     * @param <T> 泛型类型参数
     */
    public static class Builder<T> {
        // 责任链的头处理者
        private Handler<T> chainHead;
        // 责任链的尾处理者
        private Handler<T> chainTail;

        /**
         * 向责任链中添加处理者
         * 
         * @param handler 要添加的处理者对象
         * @return 当前构建器实例,用于链式调用
         */
        public Builder<T> appendHandler(Handler<T> handler) {
            if (this.chainHead == null) {
                // 若责任链为空,将该处理者设置为头和尾处理者
                this.chainHead = this.chainTail = handler;
            } else {
                // 若责任链不为空,将该处理者添加到链尾
                this.chainTail.setNextHandler(handler);
                this.chainTail = handler;
            }
            return this;
        }

        /**
         * 构建并返回责任链的头处理者
         * 
         * @return 责任链的头处理者
         */
        public Handler<T> constructChain() {
            return this.chainHead;
        }
    }
}

再修改MemberService的代码:



public class MemberService {

    /**
     * 执行会员登录操作,借助责任链模式依次处理登录流程中的各项检查与操作
     * 
     * @param loginName 会员登录使用的用户名
     * @param loginPass 会员登录使用的密码
     */
    public void executeLogin(String loginName, String loginPass) {
        // 初始化责任链构建器
        Handler.Builder<Member> chainBuilder = new Handler.Builder<>();

        // 向责任链中依次添加验证处理者、登录处理者和权限认证处理者
        chainBuilder.appendHandler(new ValidateHandler())
                    .appendHandler(new LoginHandler())
                    .appendHandler(new AuthHandler());

        // 构建责任链并从链头开始处理会员登录请求
        Handler<Member> chainHead = chainBuilder.constructChain();
        chainHead.handleMember(new Member(loginName, loginPass));
    }
}

责任链模式的优点:

  1. 将请求与处理解耦。
  2. 请求处理者只需要关注自己感兴趣的请求进行处理,对于不感兴趣的请求,之间转发给下一个节点处理。
  3. 具备链式传递请求功能,请求发送者不需要知晓链路结构,只需等待请求处理结果即可。
  4. 链路结构灵活,可以通过改变链路结构动态地新增或删减责任。
  5. 易于扩展新的请求处理类,符合开闭原则。

责任链模式的缺点;

  1. 责任链太长或者处理时间过长,会影响整体性能。
  2. 如果节点对象存在循环引用,则会造成死循环,导致系统崩溃。

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