责任链模式（Chain of Responsibility）
责任链模式（Chain of Responsibility）是一种行为型设计模式，旨在通过将请求沿着一系列处理者传递，形成一条处理链，直到请求被处理链上特定的结点处理为止。它允许多个对象有机会处理请求，而不需要明确指定哪个对象将处理该请求。每个处理者包含对下一个处理者的引用，如果当前处理者无法处理请求，它会将请求传递给下一个处理者。这样可以将请求的处理职责链式地分配给多个处理者，而不需要将它们紧密耦合。
组成部分
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抽象处理者（Handler）：定义一个处理请求的接口，并且持有一个指向下一个处理者的引用。如果当前处理者无法处理请求，就将其传递给下一个处理者。
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具体处理者（ConcreteHandler）：实现抽象处理者的接口，处理请求。如果无法处理，则传递给下一个处理者。
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客户端（Client）：发起请求，并将请求发送到责任链的起始点。
案例实现
假设我们需要处理不同等级的日志信息，并根据不同的日志等级，将日志信息写入不同的日志文件。日志等级包括info、debug、error和warning 日志级别。使用者只需指定日志级别，即可在责任链对象中自动处理对应的日志信息。
注：为了代码的实现简单，这里不编写具体的写入文件IO流操作，只是控制台输出。
设计思路
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handleLog方法：每个LogHandler只关注自己的日志级别，并在处理完成后调用nextHandler的handleLog方法； -
责任链的链式处理：
LoggerChain类负责维护日志处理器的顺序，并且通过一个nextHandler参数将责任传递给下一个处理器，实现责任的传递； -
灵活扩展：不需要每个处理器显式管理
nextHandler，在理想情况下只需要维护日志枚举类即可。
案例类图
1. 定义LogHandler接口
在接口中，handleLog 方法接收一个 nextHandler 参数，决定是否将日志传递给下一个处理器。
public interface LogHandler {
void handleLog(LoggerEnum logLevel, String message, LogHandler nextHandler);
}2. 具体日志处理器实现
每个日志处理器只关心自己负责的日志等级，如果当前处理器能处理，则输出日志，并将控制权交给下一个处理器。
public class InfoLogHandler implements LogHandler {
@Override
public void handleLog(LoggerEnum logLevel, String message, LogHandler nextHandler) {
if (logLevel.shouldLog(LoggerEnum.INFO)) {
System.out.println(this.getClass().getSimpleName() + ">> INFO: " + message);
}
// 如果存在下一个处理器
if (nextHandler != null) {
nextHandler.handleLog(logLevel, message, nextHandler);
}
}
}
class DebugLogHandler implements LogHandler {
@Override
public void handleLog(LoggerEnum logLevel, String message, LogHandler nextHandler) {
if (logLevel.shouldLog(LoggerEnum.DEBUG)) {
System.out.println(this.getClass().getSimpleName() + ">> DEBUG: " + message);
}
// 如果存在下一个处理器
if (nextHandler != null) {
nextHandler.handleLog(logLevel, message, nextHandler);
}
}
}
class ErrorLogHandler implements LogHandler {
@Override
public void handleLog(LoggerEnum logLevel, String message, LogHandler nextHandler) {
if (logLevel.shouldLog(LoggerEnum.ERROR)) {
System.out.println(this.getClass().getSimpleName() + ">> ERROR: " + message);
}
// 如果存在下一个处理器
if (nextHandler != null) {
nextHandler.handleLog(logLevel, message, nextHandler);
}
}
}
class WarningLogHandler implements LogHandler {
@Override
public void handleLog(LoggerEnum logLevel, String message, LogHandler nextHandler) {
if (logLevel.shouldLog(LoggerEnum.WARNING)) {
System.out.println(this.getClass().getSimpleName() + ">> WARNING: " + message);
}
// 如果存在下一个处理器
if (nextHandler != null) {
nextHandler.handleLog(logLevel, message, nextHandler);
}
}
}3. 创建处理器链
public class LoggerChain implements LogHandler{
private int currentPosition = 0;
private List<LogHandler> handlers = new ArrayList<>();
// 初始化日志责任链时可以结合创建型设计模式来动态实现，符合开闭原则
public LoggerChain() {
// 自动创建并排序处理器，按优先级从低到高
handlers.add(new InfoLogHandler());
handlers.add(new DebugLogHandler());
handlers.add(new ErrorLogHandler());
handlers.add(new WarningLogHandler());
}
// 处理日志
public void log(LoggerEnum logLevel, String message) {
this.handleLog(logLevel,message,null);
}
@Override
public void handleLog(LoggerEnum logLevel, String message, LogHandler nextHandler) {
if (currentPosition == handlers.size()) {
// 退出责任链
currentPosition = 0;
}else{
LogHandler firstHandler = handlers.get(currentPosition++);
firstHandler.handleLog(logLevel, message, this);
}
}
}4. 日志等级枚举
LoggerEnum 枚举定义了不同的日志等级
public enum LoggerEnum {
INFO(1), // 信息日志
DEBUG(2), // 调试日志
ERROR(3), // 错误日志
WARNING(4); // 警告日志
private final int priority;
LoggerEnum(int priority) {
this.priority = priority;
}
public int getPriority() {
return priority;
}
// 判断当前等级是否符合输出要求：比如Debug级别的日志可以输出debug和info的日志
public boolean shouldLog(LoggerEnum currentLogLevel) {
return this.priority >= currentLogLevel.getPriority();
}
}5. 测试类
public class LoggerTest {
public static void main(String[] args) {
LoggerChain loggerChain = new LoggerChain();
// 模拟不同日志级别的请求
System.out.println("日志级别: INFO");
loggerChain.log(LoggerEnum.INFO, "这是 info 信息.");
System.out.println("\n日志级别: DEBUG");
loggerChain.log(LoggerEnum.DEBUG, "这是 debug 信息.");
System.out.println("\n日志级别: ERROR");
loggerChain.log(LoggerEnum.ERROR, "这是 error 信息.");
System.out.println("\n日志级别: WARNING");
loggerChain.log(LoggerEnum.WARNING, "这是 warning 信息.");
}
}执行结果
在这个案例中，初始化日志责任链时可以结合创建型设计模式来动态实现，才符合开闭原则，新增或删除日志级别时只需要维护枚举类即可。将控制台输出改为IO流写入文件，即可实现不同日志级别的信息写入到不同的日志文件。
优缺点和应用场景
优点
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降低耦合度：客户端不需要知道哪个具体的对象会处理请求，处理请求的对象可以动态变化;
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扩展性强：新的处理器可以很容易地被添加到责任链中，且不需要修改现有的代码；
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职责分离：每个处理者只关注自己能处理的逻辑，职责清晰。
缺点
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链过长时可能造成性能问题：请求可能在链中经过多个处理者，这可能导致性能上的损耗，尤其是责任链较长时；
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调试复杂性：由于请求被多个处理者处理，调试时可能较难追踪请求的流转路径；
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请求可能永远无法得到处理：如果责任链中的所有处理器都没有处理该请求，则请求会被忽略或终止。这种情况可能会导致某些请求得不到预期的处理结果，需要在设计时注意链的完整性和错误处理机制。
应用场景
1、日志记录：责任链模式可以用于日志记录的处理。不同的日志级别（例如，INFO、DEBUG、ERROR）可以通过责任链模式传递，依次被不同的日志处理器（如控制台日志、文件日志、网络日志等）处理。
2、权限校验：在复杂的权限校验中，不同的权限校验可以作为责任链的一部分，依次处理。每个处理器检查不同的权限要求，直到满足条件或结束。
例子：在SpringSecurity中，访问控制或权限校验可以通过过滤链模式来实现。例如，检查用户是否拥有访问某个页面的权限，可以通过多个权限处理器（如角色权限、用户权限、IP 白名单等）进行逐层处理。
3、请求过滤：Servlet 的过滤器链（Filter Chain），每个过滤器负责请求的某个方面（例如，身份验证、权限检查、日志记录等）。请求被传递到链中的下一个过滤器，直到最终响应。
4、表单验证：表单验证可以通过责任链模式进行处理，每个验证器可以处理不同的验证规则，直到表单满足所有验证条件。
例子：在表单提交时，可以有多个验证器（如空值检查、格式验证、长度验证、范围验证等），每个验证器都负责处理不同的验证逻辑。
5、数据处理管道：在数据处理流程中，责任链模式适合于处理多个步骤的数据流。每个步骤可以视为一个处理器，负责对数据进行某种操作，数据会被传递到下一个步骤。
例子：数据清洗和转换流程中，每个数据清洗步骤（如去除空值、格式化、转换编码等）可以作为责任链的一部分，按顺序处理数据。
责任链模式的应用
Spring Security的过滤链（Filter Chain）是责任链模式的一种典型实现。它是一个按顺序执行的过滤器集合，负责拦截和处理HTTP请求，以实现认证、授权、安全控制等功能，并且支持自定义过滤器插入到Spring Security的过滤链中，从而实现自定义的安全处理逻辑，使得Spring Security变得更加灵活。
总结
责任链设计模式是一种行为设计模式，其核心在于将多个处理对象连接成一条链，允许请求沿链传递，直到有一个处理者能够处理该请求，从而实现请求的解耦和动态的处理顺序管理，并且处理者易于扩展，使得程序更加灵活。
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