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09. 责任链模式

什么是责任链设计模式？

责任链设计模式（Chain of Responsibility Pattern）是一种行为设计模式，它允许将请求沿着处理者对象组成的链进行传递，直到有一个处理者对象能够处理该请求为止。这种模式的目的是解耦请求的发送者和接收者，使得多个对象都有机会处理请求，从而增强了系统的灵活性。

责任链模式通常包含以下几个角色：

1. 请求者（Client）：发起请求的对象。
2. 抽象处理者（Handler）：定义一个处理请求的接口，通常包含一个方法用于处理请求，以及一个指向下一个处理者的引用。
3. 具体处理者（Concrete Handler）：实现抽象处理者接口的具体类，负责处理它所负责的请求，并决定是否将请求传递给链中的下一个处理者。
4. 链（Chain）：包含多个处理者对象，负责将请求沿着链传递。

责任链模式的工作原理如下：

• 请求者创建一个请求并将其发送给链的起始处理者。

• 每个处理者对象检查请求是否由自己处理。

• • 如果能够处理，则处理请求并结束责任链。
  • 如果不能处理，则将请求传递给链中的下一个处理者。

• 这个过程一直持续，直到请求被处理或传递到链的末端。

责任链模式的优点包括：

• 增强了系统的灵活性和可扩展性，因为可以动态地添加或移除处理者。
• 降低了对象之间的耦合度，因为发送者和接收者不需要直接交互。
• 允许多个对象处理同一个请求，增加了处理请求的灵活性。

责任链模式的缺点包括：

• 请求的传递路径可能难以跟踪，尤其是在链很长或处理者逻辑复杂的情况下。
• 责任链可能会导致系统性能问题，因为请求需要在多个对象之间传递。

责任链模式在实际应用中非常广泛，例如在GUI编程中处理事件、在网络编程中处理请求、在工作流系统中处理任务等场景。

举个简单的需求：

假如我们有个登录的场景，在登录处理流程中，需要校验参数、填充参数、登录判断、登录日志记录。我们每步都是环环相扣，此时就可以使用责任链模式。

有几个重要角色：

• **Action：**责任链中的一个执行动作，主要定义具体执行动作，以及是否需要跳过。
• **ActionChain：**责任链，用于定义添加执行动作方法，以及调度整条链路动作执行。
• **ActionContext：**执行动作上下文，定义一个上下文对象，用来在链路执行过程中存储和传输数据。

将上面的步骤看做一个一个执行动作，建立对应的action，使用 chain 将多个 action 进行串联，同时我们可以定义一个context 上下文，用来在各个action之间传输数据。

除此之外，我们也可以通过配置中心，来定义哪些步骤需要执行，哪些可以跳过。

类图如下：

代码编写：

1、定义顶级接口

（1）定义责任链执行动作上下文抽象类，用于责任链上下文之间数据传输。

@Data
public abstract class ActionContext implements Serializable, Cloneable {private static final long serialVersionUID = 1L;/*** 执行链名称，用于获取配置*/private String actionChainName;/*** 跳到结果处理*/private boolean isSkipToResult = false;public Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}

（2）定义责任链执行动作基类

public interface IAction<T extends ActionContext> {/*** 是否需要跳过* @param context 上下文* @return    true/false*/default boolean isSkippered(T context) throws Exception{if (context.isSkipToResult()) {return true;}// 通过配置中心获取是否需要执行List<String> config = ConfigServer.getConfig(context.getActionChainName());if (config.contains(getName())) {return false;}return true;}/*** 执行* @param context 上下文*/void execute(T context) throws Exception;/*** 获取执行动作名称，用于和配置中心进行匹配* @return*/String getName();} 

（3）定义Action 执行链接口

public interface IActionChain<T extends ActionContext> {/*** 添加一个Action* @param action 上下文* @return    action链*/IActionChain<T> appendAction(Class<? extends IAction<T>> action);IActionChain<T> appendActions(List<Class<? extends IAction<T>>> actions);IActionChain<T> appendAction(IAction<T> action);/*** 执行动作* @param context 上下文*/void execute(T context) throws Exception;
}

2、实现接口，定义具体的执行

（1）登录上下文

/*** 登录上下文*/
@EqualsAndHashCode(callSuper = true)
@Data
public class LoginActionContext extends ActionContext {/*** 失败日志*/private String failMsg;private String userName;private String password;private String token;private String ip;private String device;private Boolean isLoginFlag = true;
}

（2）定义责任链通用模版类

public class RouteActionChain<T extends ActionContext> implements IActionChain<T> {private List<IAction<T>> actionChain = new ArrayList<IAction<T>>();@Overridepublic IActionChain<T> appendAction(Class<? extends IAction<T>> action) {actionChain.add(getActionInstance(action));return this;}@Overridepublic IActionChain<T> appendActions(List<Class<? extends IAction<T>>> actions) {if (CollectionUtils.isEmpty(actions)) {return this;}for (Class<? extends IAction<T>> clazz : actions) {actionChain.add(getActionInstance(clazz));}return this;}@Overridepublic IActionChain<T> appendAction(IAction<T> action) {actionChain.add(action);return this;}@Overridepublic void execute(T context) throws Exception {for (IAction<T> action : actionChain) {//如果跳过 就不需要继续执行，这里顺序不能改变if (action.isSkippered(context)) {continue;}action.execute(context);}}public static <T extends ActionContext> IAction<T> getActionInstance(Class<? extends IAction<T>> clazz) {Collection<? extends IAction<T>> s = BeanUtil.getBeans(clazz);if (s != null && s.size() == 1) {return s.iterator().next();} else {throw new RuntimeException("action is not found");}}
}

（3）定义执行动作

• 校验参数执行动作

  @Slf4j@Componentpublic class CheckParamAction implements IAction<LoginActionContext> {@Overridepublic void execute(LoginActionContext context) {// do somethinglog.info("CheckParamAction execute......");// 使用断言，判断用户名不为空try {Assert.isTrue(!StringUtils.isEmpty(context.getUserName()), "用户名不能为空");Assert.isTrue(!StringUtils.isEmpty(context.getPassword()), "密码不能为空");} catch (Exception e) {context.setIsLoginFlag(false);context.setSkipToResult(true);context.setFailMsg(e.getMessage());}}@Overridepublic String getName() {return "CheckParamAction";}}

填充参数执行动作

  @Slf4j@Componentpublic class FullParamAction implements IAction<LoginActionContext> {@Autowiredprivate ConfigServer configServer;@Overridepublic void execute(LoginActionContext context) throws Exception {log.info("FullParamAction execute......");// 使用断言，判断用户名不为空try {// do somethingcontext.setIp("127.0.0.1");context.setDevice("PC");context.setToken("123456");} catch (Exception e) {context.setIsLoginFlag(false);context.setSkipToResult(true);context.setFailMsg(e.getMessage());}}@Overridepublic String getName() {return "FullParamAction";}}

• 登录判断执行动作

 @Slf4j@Componentpublic class LoginAction implements IAction<LoginActionContext> {@Overridepublic void execute(LoginActionContext context) throws Exception {// 模拟登录log.info("LoginAction execute......");try {// do somethingif(context.getUserName().equals(context.getPassword())) {context.setIsLoginFlag(true);} else {context.setIsLoginFlag(false);context.setFailMsg("用户名或密码输入错误");}} catch (Exception e) {context.setIsLoginFlag(false);context.setSkipToResult(true);context.setFailMsg(e.getMessage());}}@Overridepublic String getName() {return "LoginAction";}}

• 登录日志记录执行动作

@Slf4j
@Component
public class LogAction implements IAction<LoginActionContext> {@Overridepublic void execute(LoginActionContext context) throws Exception {log.info("FullParamAction execute......");// 使用断言，判断用户名不为空try {// do somethinglog.info("数据库插入登录日志:{}", JSONObject.toJSONString(context));} catch (Exception e) {context.setIsLoginFlag(false);context.setSkipToResult(true);context.setFailMsg(e.getMessage());}}@Overridepublic String getName() {return "LogAction";}
}

（4）模拟配置中心

配置需要的执行动作，没有配置的自动跳过

@Component
@Data
public class ConfigServer {private static Map<String, List<String>> configMap = new HashMap<>();@PostConstructpublic void init(){ArrayList<String> configList = new ArrayList<>();configList.add("CheckParamAction");configList.add("FullParamAction");configList.add("LogAction");configList.add("LoginAction");configMap.put("login", configList);}/*** 获取配置列表* @param actionChainName* @return*/public static List<String> getConfig(String actionChainName) {return configMap.getOrDefault(actionChainName, new ArrayList<>());}
}

3、测试

定义测试接口

@Service
public class LoginServiceImpl implements LoginService {@Overridepublic boolean login(String userName, String password) {// 创建上下文LoginActionContext loginActionContext = new LoginActionContext();loginActionContext.setActionChainName("login");loginActionContext.setUserName(userName);loginActionContext.setPassword(password);// 构建责任链RouteActionChain<LoginActionContext> chain = new RouteActionChain<>();chain.appendAction(CheckParamAction.class);chain.appendAction(FullParamAction.class);chain.appendAction(LoginAction.class);chain.appendAction(LogAction.class);try {chain.execute(loginActionContext);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);}return loginActionContext.getIsLoginFlag();}
}

（1）测试正常情况，传输正确的 username 和 password。

所有执行动作正常执行。

（2）测试异常情况， 传输错误的 username 和 password。

中间 LoginAction 执行失败，自动跳出责任链，后续执行动作未执行。

到此，一个简单的责任链设计模式的 demo 就已完成。

拓展点：

​ • 可以对接配置中心，动态定义不同业务逻辑中需要执行的动作。

​ • 可以将幂等性校验，添加到判断动作是否执行逻辑中。