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【设计模式】职责链模式（责任链模式）行为型模式，纯与不纯的职责链模式

news 2025/7/14 5:40:08

行为型模式

行为型模式(Behavioral Pattern) 关注系统中对象之间的交互，研究系统在运行时对象之间的相互通信与协作，进一步明确对象的职责

行为型模式：不仅仅关注类和对象本身，还重点关注它们之间的相互作用和职责划分

类行为型模式：
使用继承关系在几个类之间分配行为，主要通过多态等方式来分配父类与子类的职责
对象行为型模式：
使用对象的关联关系来分配行为，主要通过对象关联等方式来分配两个或多个类的职责

职责链模式（Chain of Responsibility Pattern）详解

一、职责链模式简介

职责链模式（Chain of Responsibility Pattern） 是一种 行为型设计模式（对象行为型模式），它允许多个对象有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递请求，直到有一个对象处理它为止。

又称为责任链模式

将请求的处理者组织成一条链，并让请求沿着链传递，由链上的处理者对请求进行相应的处理。

客户端无须关心请求的处理细节以及请求的传递，只需将请求发送到链上，将请求的发送者和请求的处理者解耦。

简单来说：

“一个请求可以在多个处理器之间传递，直到找到能够处理该请求的处理器。”

（奖学金审批示意图）
在这里插入图片描述

分析：
辅导员、系主任、院长、校长都可以处理奖学金申请表，他们构成一个处理申请表的链式结构，申请表沿着这条链进行传递，这条链就称为职责链。
职责链可以是一条直线、一个环或者一个树形结构，最常见的职责链是直线型，即沿着一条单向的链来传递请求。

职责链模式包含以下两个角色：
Handler（抽象处理者）
ConcreteHandler（具体处理者）

在这里插入图片描述

二、解决的问题类型

职责链模式主要用于解决以下问题：

请求发送者与接收者解耦：发送者不需要知道哪个对象会处理这个请求。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。
动态地分配职责：可以根据需要在运行时调整处理顺序或添加/移除处理器。
支持多种不同的处理方式：可以有多个处理器尝试处理同一个请求。

三、使用场景

事件流处理：如 GUI 事件处理系统中，不同类型的鼠标点击可能由不同的组件处理。
权限验证：在 Web 应用中，检查用户是否有权限执行某个操作，可以通过一系列的过滤器来实现。
日志记录：根据日志级别选择不同的处理器进行日志输出。
命令解析：命令行工具中，不同的命令可能由不同的处理器负责解析和执行。

四、实际代码案例

假设我们正在开发一个简单的请假审批系统，有不同的角色（经理、主管、HR）可以批准不同天数的请假申请。我们将通过职责链模式来实现这一功能。

1. 定义抽象处理器类

abstract class Approver {protected Approver nextApprover;public void setNextApprover(Approver nextApprover) {this.nextApprover = nextApprover;}public abstract void processRequest(LeaveRequest request);
}

2. 实现具体处理器

class Manager extends Approver {@Overridepublic void processRequest(LeaveRequest request) {if (request.getDays() <= 5) {System.out.println("Manager approved the leave for " + request.getName() + " for " + request.getDays() + " days.");} else if (nextApprover != null) {nextApprover.processRequest(request);}}
}class Director extends Approver {@Overridepublic void processRequest(LeaveRequest request) {if (request.getDays() > 5 && request.getDays() <= 10) {System.out.println("Director approved the leave for " + request.getName() + " for " + request.getDays() + " days.");} else if (nextApprover != null) {nextApprover.processRequest(request);}}
}class HR extends Approver {@Overridepublic void processRequest(LeaveRequest request) {if (request.getDays() > 10) {System.out.println("HR approved the leave for " + request.getName() +" for " + request.getDays() + " days.");} else if (nextApprover != null) {nextApprover.processRequest(request);}}
}

你还可以为最后一个节点添加一个默认行为，比如抛出异常或记录日志：

class DefaultHandler extends Approver {@Overridepublic void processRequest(LeaveRequest request) {System.out.println("No one can approve leave for " + request.getName() +" for " + request.getDays() + " days.");}
}

然后在构建责任链时设置它作为最终节点：

manager.setNextApprover(director);
director.setNextApprover(hr);
hr.setNextApprover(new DefaultHandler());

典型代码（C++）

典型的抽象处理者代码

abstract class Handler
{//维持对下家的引用protected Handler successor;public void SetSuccessor(Handler successor){this.successor = successor;}public abstract void HandleRequest(string request);
}

典型的具体处理者代码

class ConcreteHandler : Handler 
{public override void HandleRequest(string request){if (请求满足条件) {//处理请求}else{this.successor.HandleRequest(request);  //转发请求}}
}

典型的客户端代码

……
Handler handler1, handler2, handler3;
handler1 = new ConcreteHandlerA();
handler2 = new ConcreteHandlerB();
handler3 = new ConcreteHandlerC();
//创建职责链
handler1.SetSuccessor(handler2);
handler2.SetSuccessor(handler3);
//发送请求，请求对象通常为自定义类型
handler1.HandleRequest("请求对象");
……

其他案例

某企业的SCM(Supply Chain Management，供应链管理)系统中包含一个采购审批子系统。该企业的采购审批是分级进行的，即根据采购金额的不同由不同层次的主管人员来审批，主任可以审批5万元以下（不包括5万元）的采购单，副董事长可以审批5万元至10万元（不包括10万元）的采购单，董事长可以审批10万元至50万元（不包括50万元）的采购单，50万元及以上的采购单就需要开董事会讨论决定。如下图所示：.
现使用职责链模式设计并实现该系统

在这里插入图片描述

审批假条
某OA系统需要提供一个假条审批的模块，如果员工请假天数小于3天，主任可以审批该假条；如果员工请假天数大于等于3天，小于10天，经理可以审批；如果员工请假天数大于等于10天，小于30天，总经理可以审批；如果超过30天，总经理也不能审批，提示相应的拒绝信息。

在这里插入图片描述

3. 定义请求类

为了使例子完整，我们需要定义一个LeaveRequest类来表示请假请求。

class LeaveRequest {private String name;private int days;public LeaveRequest(String name, int days) {this.name = name;this.days = days;}public String getName() {return name;}public int getDays() {return days;}
}

4. 测试代码

接下来，我们可以创建一个测试类来设置责任链并发起请求。

public class Test {public static void main(String[] args) {// 创建责任链上的各个审批者Approver manager = new Manager();Approver director = new Director();Approver hr = new HR();// 设置责任链顺序manager.setNextApprover(director);director.setNextApprover(hr);// 创建请假请求并提交给责任链LeaveRequest request1 = new LeaveRequest("Alice", 3);manager.processRequest(request1);  // 预期: 经理审批LeaveRequest request2 = new LeaveRequest("Bob", 7);manager.processRequest(request2);  // 预期: 主管审批LeaveRequest request3 = new LeaveRequest("Charlie", 12);manager.processRequest(request3);  // 预期: HR审批}
}

五、优缺点分析

优点	描述
✅ 降低耦合度	请求发送者无需知道具体的处理者是谁，只需知道如何传递请求即可。可简化对象之间的相互连接
✅ 增强灵活性	可以动态地改变链中的节点顺序或增加新的处理器。
✅ 简化对象职责	每个处理器只关注自己能处理的部分，符合单一职责原则。
其他	增加一个新的具体请求处理者时无须修改原有系统的代码，只需要在客户端重新建链即可

缺点	描述
❌ 调试困难	如果没有处理器处理请求，则很难追踪到问题所在。如果建链不当，可能会造成循环调用，将导致系统陷入死循环
❌ 性能开销	在长链条上查找合适的处理器可能会导致性能损耗。
❌ 可能无法保证请求得到处理	若未正确配置责任链，某些请求可能得不到处理。

六、与其他模式对比（补充）

模式名称	目标
观察者模式	当状态发生变化时通知所有依赖的对象。
策略模式	定义一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互换。
职责链模式	将请求沿责任链传递，直到找到合适的处理器。