Java 责任链模式详解

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）是一种行为型设计模式，它用于将请求的发送者和接收者解耦，使得多个对象都有机会处理这个请求。在责任链模式中，有一个请求处理链条，每个处理请求的对象都是一个节点，当请求进入这个链条时，链条上的节点逐一判断是否能够处理该请求，如果可以，则处理；否则，将请求传递给下一个节点，直到请求被处理为止。

责任链模式可以有效地避免请求发送者与接收者之间的耦合，将请求处理对象按照顺序串联起来形成一个链条，每个节点都可以根据自己的职责进行处理，可以动态地增加、删除或修改节点。责任链模式常用于处理请求的场景，例如登录验证、权限校验、日志记录、异常处理等。

本文将详细介绍 Java 中的责任链模式，包括其概念、结构、实现方式以及应用案例等，帮助读者更好地理解和应用责任链模式。

一、概念

责任链模式定义了一个请求处理对象的链条，每个对象都可以处理请求或者将请求转发给下一个对象，直到有一个对象处理请求为止。在责任链模式中，请求发送者不需要知道链条中具体的处理对象，只需要将请求发送给链头即可，具体的处理过程和实现细节由链条中的对象来决定。责任链模式可以有效地解耦请求发送者和接收者，分离职责，提高系统的灵活性和可维护性。

责任链模式包含以下几个角色：

Handler（处理者）：定义了处理请求的接口，通常包含一个抽象方法或者一个处理请求的抽象类。每个处理者都知道自己的后继者（下一个处理者），如果自己不能处理该请求，则将其转发给后继者。
ConcreteHandler（具体处理者）：实现了 Handler 接口，并对请求进行实际处理。每个具体处理者都能够处理一些特定的请求类型，如果自己不能处理该请求，则将其转发给后继者。
Client（客户端）：创建链条的起点，向链条头部的处理者发送请求。

二、结构

责任链模式的结构比较简单，主要包括以下几个部分：

在这里插入图片描述
其中，Handler 是一个抽象类或接口，定义了处理请求的方法 handleRequest() 和设置后继节点的方法 setSuccessor()。ConcreteHandler 类继承了 Handler 并实现了 handleRequest() 方法，在方法中判断是否能够处理该请求，如果能够处理则进行处理；否则将请求转发给下一个处理者。Client 类创建责任链的头部（即第一个 ConcreteHandler 对象），并向它发送请求。

三、实现方式

单向链表实现

单向链表是最常见的责任链模式实现方式，具有以下特点：

链表中节点的处理顺序与其添加顺序相同。
可以动态添加、删除或修改节点。

单向链表实现的核心代码如下：

public abstract class Handler {private Handler successor;  // 后继节点public void setSuccessor(Handler successor) {this.successor = successor;}// 处理请求的抽象方法public abstract void handleRequest(Request request);protected void next(Request request) {if (successor != null) {  // 如果有后继节点，则转发请求successor.handleRequest(request);}}
}public class ConcreteHandlerA extends Handler {@Overridepublic void handleRequest(Request request) {if (canHandle(request)) {  // 判断是否能够处理该请求// 处理请求} else {next(request);  // 转发请求给下一个处理者}}private boolean canHandle(Request request) {// 判断是否能够处理该请求的逻辑}
}public class Client {public static void main(String[] args) {Handler handlerA = new ConcreteHandlerA();Handler handlerB = new ConcreteHandlerB();handlerA.setSuccessor(handlerB);  // 设置后继节点Request request = new Request();handlerA.handleRequest(request);  // 发送请求到链头}
}

数组或队列实现

除了单向链表，还可以使用数组或队列等数据结构来实现责任链模式，主要思想是将处理者放在一个数组或队列中按序存储。这种实现方式比较简单，但不够灵活，并且不支持动态添加、删除或修改节点。

数组或队列实现的核心代码如下：

public abstract class Handler {// ...// 处理请求的抽象方法public abstract void handleRequest(Request request);protected void next(Request request, Handler[] handlers, int index) {if (index < handlers.length) {  // 如果有后继节点，则转发请求handlers[index].handleRequest(request);}}
}public class Client {public static void main(String[] args) {Handler[] handlers = new Handler[] {new ConcreteHandlerA(), new ConcreteHandlerB()};Request request = new Request();handlers[0].handleRequest(request, handlers, 1);  // 发送请求到链头}
}

四、应用案例

责任链模式在Java中有许多应用场景，例如：

过滤器(Filter)：在Servlet中，过滤器就是使用责任链模式实现的。每个过滤器都可以决定是否处理请求，或者将其转发给下一个过滤器进行处理。
拦截器(Interceptor)：在Spring框架中，拦截器就是使用责任链模式实现的。拦截器可以对请求进行预处理或后处理，也可以将请求转发给下一个拦截器进行处理。
异常处理(Exception Handling)：在Java中，可以使用责任链模式来处理异常。首先，程序先尝试使用自定义的异常处理器来处理异常，如果该处理器无法处理异常，则将其转发给下一个处理器进行处理。
日志记录(Logger)：在Java中，可以使用责任链模式来记录日志。每个日志记录器都可以决定是否需要记录该日志，或者将其转发给下一个日志记录器进行记录。

五、总结

责任链模式是一种常见的设计模式，在Java中有多种实现方式。通过责任链模式，可以将请求发送者和接收者解耦，提高系统的灵活性和可维护性。在实际应用中，可以将责任链模式应用于过滤器、拦截器、异常处理、日志记录等场景，从而实现统一的处理逻辑。