C++实现设计模式---职责链模式 (Chain of Responsibility)

职责链模式 (Chain of Responsibility)

职责链模式 是一种行为型设计模式，它允许多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合。这些对象通过形成一条链，沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。

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意图

• 通过将请求的发送者与接收者解耦，动态地决定由哪个对象来处理请求。
• 使多个对象有机会处理请求，而不是由固定的对象处理。

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使用场景

1. 请求的处理者不确定：
   • 在运行时，可能需要多个对象来处理请求，但具体的处理者在编译时无法确定。
2. 需要动态组合请求处理的责任链：
   • 希望将多个处理者按顺序动态排列。
3. 减少耦合：
   • 将请求的发送者和处理者解耦。

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参与者角色

1. 处理者接口 (Handler)
   • 定义处理请求的方法，并保存对下一个处理者的引用。
2. 具体处理者 (ConcreteHandler)
   • 实现处理者接口，处理请求或将请求传递给下一个处理者。
3. 客户端 (Client)
   • 创建责任链，并向责任链中的第一个处理者发送请求。

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示例代码

以下代码展示了职责链模式的实现，用于模拟用户请求的权限校验。系统中有三种责任：身份验证、权限验证和业务处理。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>// 处理者接口
class Handler {
protected:std::shared_ptr<Handler> nextHandler; // 下一个处理者public:virtual ~Handler() = default;// 设置下一个处理者void setNext(std::shared_ptr<Handler> next) {nextHandler = std::move(next);}// 处理请求的接口virtual void handleRequest(const std::string& request) {if (nextHandler) {nextHandler->handleRequest(request); // 将请求传递给下一个处理者}}
};// 具体处理者：身份验证
class AuthHandler : public Handler {
public:void handleRequest(const std::string& request) override {if (request == "auth") {std::cout << "身份验证通过。
";if (nextHandler) {nextHandler->handleRequest(request); // 传递给下一个处理者}} else {std::cout << "身份验证失败。
";}}
};// 具体处理者：权限验证
class PermissionHandler : public Handler {
public:void handleRequest(const std::string& request) override {if (request == "auth") {std::cout << "权限验证通过。
";if (nextHandler) {nextHandler->handleRequest(request); // 传递给下一个处理者}} else {std::cout << "权限验证失败。
";}}
};// 具体处理者：业务处理
class BusinessHandler : public Handler {
public:void handleRequest(const std::string& request) override {if (request == "auth") {std::cout << "业务处理完成。
";} else {std::cout << "无法进行业务处理。
";}}
};// 客户端代码
int main() {// 创建处理者auto authHandler = std::make_shared<AuthHandler>();auto permissionHandler = std::make_shared<PermissionHandler>();auto businessHandler = std::make_shared<BusinessHandler>();// 构建责任链authHandler->setNext(permissionHandler);permissionHandler->setNext(businessHandler);// 发送请求std::cout << "发送请求：auth
";authHandler->handleRequest("auth");std::cout << "
发送请求：invalid
";authHandler->handleRequest("invalid");return 0;
}

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代码解析

1. 处理者接口 (Handler)

• 定义了处理请求的接口 handleRequest，并包含对下一个处理者的引用。
• 通过 setNext 方法设置链中的下一个处理者。

class Handler {
protected:std::shared_ptr<Handler> nextHandler; // 下一个处理者
public:virtual ~Handler() = default;void setNext(std::shared_ptr<Handler> next) {nextHandler = std::move(next);}virtual void handleRequest(const std::string& request) {if (nextHandler) {nextHandler->handleRequest(request); // 将请求传递给下一个处理者}}
};

2. 具体处理者 (AuthHandler, PermissionHandler, BusinessHandler)

• AuthHandler：
  • 验证请求是否通过身份认证。
• PermissionHandler：
  • 验证请求是否有权限。
• BusinessHandler：
  • 完成实际的业务逻辑处理。

class AuthHandler : public Handler {
public:void handleRequest(const std::string& request) override {if (request == "auth") {std::cout << "身份验证通过。
";if (nextHandler) {nextHandler->handleRequest(request);}} else {std::cout << "身份验证失败。
";}}
};

3. 客户端代码

• 客户端创建责任链的各个处理者，并将它们按顺序连接。
• 最后，将请求发送到链中的第一个处理者。

int main() {auto authHandler = std::make_shared<AuthHandler>();auto permissionHandler = std::make_shared<PermissionHandler>();auto businessHandler = std::make_shared<BusinessHandler>();authHandler->setNext(permissionHandler);permissionHandler->setNext(businessHandler);authHandler->handleRequest("auth");
}

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优缺点

优点

1. 请求处理灵活：
   • 可以根据需要动态地改变责任链的结构。
2. 解耦请求发送者与处理者：
   • 请求发送者不需要知道具体的处理者。
3. 职责分离：
   • 每个处理者只关注自己的职责。

缺点

1. 请求可能未被处理：
   • 如果责任链中没有处理者能处理请求，请求可能会被丢弃。
2. 调试难度增加：
   • 链的结构动态变化，可能导致调试困难。

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适用场景

1. 多个对象可以处理同一个请求：
   • 如任务的审批流程。
2. 需要动态组合请求处理逻辑：
   • 可以灵活调整处理者的顺序。
3. 解耦请求的发送者与接收者：
   • 请求发送者不需要直接调用处理者。

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总结

职责链模式通过将请求沿着处理者链传递，实现了请求的动态处理。它特别适用于需要动态组合请求处理逻辑，或者需要解耦请求发送者和接收者的场景。