Java設計模式之責任鏈模式
本文通過圖書館管理系統中，用戶名校驗、密碼校驗、需要增加問題，每次都要增加if判斷語句，將其改用責任鏈模式進行鏈式調用，為了讓代碼更加的優(yōu)雅，我們使用之前學過的建造者模式就代碼進行改造。接著我們會介紹責任鏈模式在我們常用的框架中的運用，最后是責任鏈模式的優(yōu)缺點和應用場景。
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一、引出問題
小王給老王打造了一套圖書館管理系統，隨著訪問量的不斷增加，老王要求增加訪問的用戶名校驗。
小王說這有何難，說著就在用戶訪問圖書館之前加了一層判斷語句，判斷用戶名是否合法。過了一段時間后，又給每個用戶頒發(fā)了一個密碼，就需要在用戶名校驗通過以后校驗密碼。
小王就準備在用戶名的判斷語句后，增加密碼的校驗語句。老王趕忙攔住了要繼續(xù)更改代碼的小王。如果以后再增加角色校驗、權限校驗、你準備寫多少個判斷語句。
而且你把軟件設計原則中的——開閉原則丟到哪里去了。
你可以考慮使用一種模式，將所有的校驗方法都獨立出來一個類，每一個類只負責處理各自的校驗邏輯，當前的校驗類通過以后傳遞給下一個校驗類進行處理，這樣每次增加新的邏輯判斷都只需要增加校驗類就行了。
就像是一條流水線，每個類負責處理線上的一個環(huán)節(jié)。
二、責任鏈模式的概念和使用
實際上，老王提出來的正是行為型設計模式中的——**責任鏈模式。
責任鏈模式正如它的名字一樣，將每個職責的步驟串聯起來執(zhí)行，并且一個步驟執(zhí)行完成之后才能夠執(zhí)行下一個步驟。
從名字可以看出通常責任鏈模式使用鏈表來完成。 因此當執(zhí)行任務的請求發(fā)起時，從責任鏈上第一步開始往下傳遞，直到最后一個步驟完成。
在責任鏈模式當中， 客戶端只用執(zhí)行一次流程開始的請求便不再需要參與到流程執(zhí)行當中，責任鏈上的流程便能夠自己一直往下執(zhí)行，
客戶端同樣也并不關心執(zhí)行流程細節(jié)，從而實現與流程之間的解耦。
責任鏈模式需要有兩個角色：
抽象處理器（Handler）：處理器抽象接口，定義了處理請求的方法和執(zhí)行下一步處理的處理器。
具體處理器（ConcreteHandler）：執(zhí)行請求的具體實現，先根據請求執(zhí)行處理邏輯，完成之后將請求交給下一個處理器執(zhí)行。
基于責任鏈模式實現圖書館的用戶名校驗和密碼校驗。
抽象處理器：
/**
* @author tcy
* @Date 22-08-2022
*/
public abstract class Handler {
private Handler next;
public Handler getNext() {
return next;
}
public void setNext(Handler next) {
this.next = next;
}
public abstract void handle(Object request);
}用戶名校驗處理器：
/**
* @author tcy
* @Date 23-08-2022
*/
public class ConcreteHandlerUsername extends Handler{
@Override
public void handle(Object request) {
//相應的業(yè)務邏輯...
System.out.println("用戶名校驗通過. 參數: " + request);
//調用鏈路中下一個節(jié)點的處理方法
if (getNext() != null) {
getNext().handle(request);
}
}
}密碼校驗器：
/**
* @author tcy
* @Date 23-08-2022
*/
public class ConcreteHandlerPassword extends Handler{
@Override
public void handle(Object request) {
//相應的業(yè)務邏輯...
System.out.println("密碼校驗通過. 參數: " + request);
//調用鏈路中下一個節(jié)點的處理方法
if (getNext() != null){
getNext().handle(request);
}
}
}客戶端調用：
public class Client {
//普通模式----------
public static void main(String[] args) {
Handler concreteHandler1 = new ConcreteHandlerUsername();
Handler concreteHandler2 = new ConcreteHandlerPassword();
concreteHandler1.setNext(concreteHandler2);
concreteHandler1.handle("用戶名tcy");
}
}用戶名校驗通過. 參數: 用戶名tcy
密碼校驗通過. 參數: 用戶名tcy
這樣我們就實現了責任鏈模式，但是這種方式我們注意到，調用方調用的時候手動將兩個處理器set到一起，如果這條鏈路很長的時候，這樣的代碼實在是太不優(yōu)雅了。
將我們曾經學過的設計模式扒出來，看使用哪種模式能讓它看起來更優(yōu)雅一點。
三、責任鏈模式+建造者模式
我們看建造型設計模式的文章,看建造者模式中的典型應用中的Lombok。
參考Lombok的 @Builder例子，是不是和我們這個有著些許相似呢？
我們在Handle的類中創(chuàng)建一個Builder內部類。
/**
* 建造者模式
*/
public static class Builder{
private Handler head;
private Handler tail;
public Builder addHanlder(Handler handler){
//head==null表示第一次添加到隊列
if (null == head){
head = this.tail = handler;
return this;
}
//原tail節(jié)點指向新添加進來的節(jié)點
this.tail.setNext(handler);
//新添加進來的節(jié)點設置為tail節(jié)點
this.tail = handler;
return this;
}
public Handler build(){
return this.head;
}
}該內部類更像是一個鏈表結構，定義一個頭和尾對象，add方法是向鏈接的頭尾中賦值，build返回頭元素方便開始鏈式調用。我們對調用方代碼進行改造。
//建造者模式---------
public static void main(String[] args) {
Handler.Builder builder = new Handler.Builder();
builder.addHanlder(new ConcreteHandlerUsername())
.addHanlder(new ConcreteHandlerPassword());
builder.build().handle("用戶名tcy");
}這樣的實現方式比原方式優(yōu)雅多了。責任鏈模式本身是很簡單的，如果將責任鏈模式和建造者模式組合起來使用就沒那么容易理解了。
在實際使用中往往不是一個單一的設計模式，更多的是多種組合模式組成的“四不像”，實際上這并不是一件輕松的事。
四、責任鏈模式在源碼運用
為了加深理解我們繼續(xù)深入責任鏈模式在Spring中的運用。
Spring Web 中的 HandlerInterceptor，里面有preHandle()、postHandle()、afterCompletion()三個方法，實現這三個方法可以分別在調用"Controller"方法之前，調用"Controller"方法之后渲染"ModelAndView"之前，以及渲染"ModelAndView"之后執(zhí)行。
public interface HandlerInterceptor {
default boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
throws Exception {
return true;
}
default void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler,
@Nullable ModelAndView modelAndView) throws Exception {
}
default void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler,
@Nullable Exception ex) throws Exception {
}
}HandlerInterceptor就是角色中的抽象處理者，HandlerExecutionChain相當于上述中的Client，用于調用責任鏈上的各個環(huán)節(jié)。
public class HandlerExecutionChain {
...
@Nullable
private HandlerInterceptor[] interceptors;
private int interceptorIndex = -1;
boolean applyPreHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
HandlerInterceptor[] interceptors = getInterceptors();
if (!ObjectUtils.isEmpty(interceptors)) {
for (int i = 0; i < interceptors.length; i++) {
HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];
if (!interceptor.preHandle(request, response, this.handler)) {
triggerAfterCompletion(request, response, null);
return false;
}
this.interceptorIndex = i;
}
}
return true;
}
void applyPostHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, @Nullable ModelAndView mv)
throws Exception {
HandlerInterceptor[] interceptors = getInterceptors();
if (!ObjectUtils.isEmpty(interceptors)) {
for (int i = interceptors.length - 1; i >= 0; i--) {
HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];
interceptor.postHandle(request, response, this.handler, mv);
}
}
}
void triggerAfterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, @Nullable Exception ex)
throws Exception {
HandlerInterceptor[] interceptors = getInterceptors();
if (!ObjectUtils.isEmpty(interceptors)) {
for (int i = this.interceptorIndex; i >= 0; i--) {
HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];
try {
interceptor.afterCompletion(request, response, this.handler, ex);
}
catch (Throwable ex2) {
logger.error("HandlerInterceptor.afterCompletion threw exception", ex2);
}
}
}
}
}
私有的數組 private HandlerInterceptor[] interceptors 用于存儲責任鏈的每個環(huán)節(jié)，，然后通過interceptorIndex作為指針去遍歷責任鏈數組按順序調用處理者。
結合我們上面給出的例子，在Spring中的應用是比較容易理解的。
在Servlet的一系列攔截器也是采用的責任鏈模式，有興趣的讀者可以深入研究一下。
五、總結
當必須按順序執(zhí)行多個處理者時，可以考慮使用責任鏈模式。如果處理者的順序及其必須在運行時改變時，可以考慮使用責任鏈模式。責任鏈的模式是缺點也很明顯，增加了系統的復雜性。
但是要切忌避免過度設計，在實際應用中，校驗用戶名和密碼的業(yè)務邏輯并沒有那么的復雜，可能只是一個判斷語句，使用設計模式只會增加系統的復雜性，而在Shiro、SpringSecurity、SpringMVC的攔截器中使用責任鏈模式是一個好的選擇。
如果在你的項目業(yè)務中需要定義一系列攔截器，那么使用責任鏈模式就是一個比較不錯的選擇。
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