设计模式之责任链模式

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）的实现核心在于通过链式结构将多个处理对象串联，使请求依次传递直至被处理。以下是其实现原理的详细解析，结合设计模式理论及实际框架（如 Mina、Netty、Java Filter）的应用场景：

一、责任链模式的核心结构

责任链模式由以下三个核心组件构成：

Handler（抽象处理器）
• 定义处理请求的接口，包含处理方法和设置下一个处理器的引用。
• 示例代码（Java）：

public abstract class Handler {protected Handler nextHandler;public void setNext(Handler next) { this.nextHandler = next; }public abstract void handleRequest(Request request);
}

ConcreteHandler（具体处理器）
• 实现 handleRequest 方法，包含具体处理逻辑。
• 若当前处理器无法处理请求，则调用 nextHandler.handleRequest(request) 传递给下一个处理器。
• 示例代码：

public class ConcreteHandlerA extends Handler {@Overridepublic void handleRequest(Request request) {if (request.getType().equals("TypeA")) {// 处理逻辑} else if (nextHandler != null) {nextHandler.handleRequest(request);}}
}

Client（客户端）
• 构建责任链，将处理器按顺序链接，并向链头发送请求。
• 示例代码：

public class Client {public static void main(String[] args) {Handler handlerA = new ConcreteHandlerA();Handler handlerB = new ConcreteHandlerB();handlerA.setNext(handlerB);handlerA.handleRequest(new Request("TypeB"));}
}

二、责任链的实现步骤

定义处理器接口
• 明确处理请求的方法（如 handleRequest）和设置下一个处理器的方法（如 setNext）。
实现具体处理器
• 每个具体处理器独立处理特定逻辑，并决定是否将请求传递给下一个处理器。
• 关键逻辑：
◦ 条件判断：检查请求是否符合当前处理器的处理条件。
◦ 终止或传递：若处理则终止链；否则调用 nextHandler.handleRequest(request)。
构建责任链
• 通过 setNext 方法将处理器按顺序链接，形成链式结构。
• 示例链结构：
```
HeadHandler → HandlerA → HandlerB → ... → TailHandler
```
触发链式处理
• 客户端调用链头处理器的 handleRequest 方法，请求沿链传递。

三、责任链的变体与优化

单向链表 vs 双向链表
• 单向链表：每个处理器仅持有下一个处理器的引用（如 Java Filter）。
• 双向链表：处理器同时持有前驱和后继引用（如 Netty 的 ChannelPipeline），支持动态插入和删除。
链式构建模式
• 结合建造者模式（Builder Pattern），通过链式调用简化链的构建。
• 示例代码：
```
new HandlerBuilder().addHandler(new HandlerA()).addHandler(new HandlerB()).build();
```
默认处理器
• 在链尾添加默认处理器，处理未被其他处理器处理的请求，避免请求丢失。

四、实际框架中的责任链实现

1. Java Servlet Filter

• 结构：FilterChain 管理多个 Filter，每个 Filter 执行 doFilter() 方法后调用链中下一个 Filter。
• 代码片段：
java public class AuthenticationFilter implements Filter { private FilterChain chain; public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) { // 认证逻辑 chain.doFilter(req, res); // 传递给下一个 Filter } }

2. Netty 的 ChannelPipeline

• 双向链表：每个 ChannelHandler 持有前驱和后继引用，支持动态插入。
• 事件传播：事件（如 channelRead）从头部传播到尾部，或反向传播。

3. Mina 的 IoFilterChain

• 链式调用：IoFilter 通过 filterWrite() 方法将请求传递给下一个 Filter，最终由 TailFilter 写入通道。
• 关键类：HeadFilter（链头）、TailFilter（链尾）用户历史对话。

五、责任链模式的优缺点

优点	缺点
1. 解耦发送者与接收者：客户端无需知道具体处理者。 2. 灵活性强：动态调整链顺序或增减处理器。 3. 单一职责：每个处理器只关注自身逻辑。	1. 性能问题：长链可能导致延迟。 2. 调试复杂：链式传递可能增加追踪难度。 3. 循环引用风险：双向链表需避免死循环。

六、适用场景

多级审批流程（如报销系统）。
请求拦截与处理（如日志记录、权限校验）。
协议编解码（如 Mina 的 ProtocolCodecFilter）用户历史对话。
复杂业务流水线（如订单处理、数据清洗）。

七、实现示例（Java）

// 抽象处理器
public abstract class RequestHandler {protected RequestHandler nextHandler;public void setNext(RequestHandler next) {this.nextHandler = next;}public abstract void handle(Request request);
}// 具体处理器A
public class AuthenticationHandler extends RequestHandler {@Overridepublic void handle(Request request) {if (request.isAuthenticated()) {System.out.println("认证通过");} else if (nextHandler != null) {nextHandler.handle(request);}}
}// 具体处理器B
public class LoggingHandler extends RequestHandler {@Overridepublic void handle(Request request) {System.out.println("记录日志");if (nextHandler != null) {nextHandler.handle(request);}}
}// 客户端
public class Client {public static void main(String[] args) {RequestHandler authHandler = new AuthenticationHandler();RequestHandler logHandler = new LoggingHandler();authHandler.setNext(logHandler);Request request = new Request(false);authHandler.handle(request); // 输出：记录日志}
}