请求的链式处理——职责链模式

软件公司承接了某企业SCM(Supply Chain Management，供应链管理)系统的开发任务，其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。如图16-1所示：

 

图16-1 采购单分级审批示意图

 如何在软件中实现采购单的分级审批？Sunny软件公司开发人员提出了一个初始解决方案，在系统中提供一个采购单处理类PurchaseRequestHandler用于统一处理采购单，其框架代码如下所示：

PurchaseRequestHandler:

class PurchaseRequestHandler {  
    //递交采购单给主任  
    public void sendRequestToDirector(PurchaseRequest request) {  
        if (request.getAmount() < 50000) {  
            //主任可审批该采购单  
            this.handleByDirector(request);  
        }  
        else if (request.getAmount() < 100000) {  
            //副董事长可审批该采购单  
            this.handleByVicePresident(request);  
        }  
        else if (request.getAmount() < 500000) {  
            //董事长可审批该采购单  
            this.handleByPresident(request);  
        }  
        else {  
            //董事会可审批该采购单  
            this.handleByCongress(request);  
        }  
    }  

    //主任审批采购单  
    public void handleByDirector(PurchaseRequest request) {  
        //代码省略  
    }  

    //副董事长审批采购单  
    public void handleByVicePresident(PurchaseRequest request) {  
        //代码省略  
    }  

    //董事长审批采购单  
    public void handleByPresident(PurchaseRequest request) {  
        //代码省略  
    }  

    //董事会审批采购单  
    public void handleByCongress(PurchaseRequest request) {  
        //代码省略  
    }  
}

但仔细分析，发现上述方案存在如下几个问题：

(1)PurchaseRequestHandler类较为庞大

(2)增加一个新的审批级别都要修改源码并且进行测试

(3)审批流程的设置缺乏灵活性

职责链模式定义如下： 职责链模式(Chain of Responsibility Pattern)：避免请求发送者与接收者耦合在一起，让多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。

职责链模式结构的核心在于引入了一个抽象处理者。职责链模式结构如图16-2所示：

在职责链模式结构图中包含如下几个角色：

● Handler（抽象处理者）：它定义了一个处理请求的接口，一般设计为抽象类，由于不同的具体处理者处理请求的方式不同，因此在其中定义了抽象请求处理方法。因为每一个处理者的下家还是一个处理者，因此在抽象处理者中定义了一个抽象处理者类型的对象（如结构图中的successor），作为其对下家的引用。通过该引用，处理者可以连成一条链。

● ConcreteHandler（具体处理者）：它是抽象处理者的子类，可以处理用户请求，在具体处理者类中实现了抽象处理者中定义的抽象请求处理方法，在处理请求之前需要进行判断，看是否有相应的处理权限，如果可以处理请求就处理它，否则将请求转发给后继者；在具体处理者中可以访问链中下一个对象，以便请求的转发。

在职责链模式里，很多对象由每一个对象对其下家的引用而连接起来形成一条链。

请求在这个链上传递，直到链上的某一个对象决定处理此请求。发出这个请求的客户端并不知道链上的哪一个对象最终处理这个请求，这使得系统可以在不影响客户端的情况下动态地重新组织链和分配责任。

职责链模式的核心在于抽象处理者类的设计，抽象处理者的典型代码如下所示：

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);  
}

上述代码中，抽象处理者类定义了对下家的引用对象，以便将请求转发给下家，该对象的访问符可设为protected，在其子类中可以使用。在抽象处理者类中声明了抽象的请求处理方法，具体实现交由子类完成。

具体处理者是抽象处理者的子类，它具有两大作用：第一是处理请求；第二是转发请求，如果该请求超出了当前处理者类的权限，可以将该请求转发给下家。

具体处理者类的典型代码如下：

class ConcreteHandler extends Handler {  
    public void handleRequest(String request) {  
        if (请求满足条件) {  
            //处理请求  
        }  
        else {  
            this.successor.handleRequest(request);  //转发请求  
        }  
    }  
}

 

 16.3 完整解决方案 为了让采购单的审批流程更加灵活，并实现采购单的链式传递和处理，Sunny公司开发人员使用职责链模式来实现采购单的分级审批，其基本结构如图16-3所示：

在图16-3中，抽象类Approver充当抽象处理者（抽象传递者），Director、VicePresident、President和Congress充当具体处理者（具体传递者），PurchaseRequest充当请求类。完整代码如下所示：

请求类：PurchaseRequest:

class PurchaseRequest {  
    private double amount;  //采购金额  
    private int number;  //采购单编号  
    private String purpose;  //采购目的  

    public PurchaseRequest(double amount, int number, String purpose) {  
        this.amount = amount;  
        this.number = number;  
        this.purpose = purpose;  
    }  
    //.set and get
}

审批者类：Approver

abstract class Approver {  
    protected Approver successor; //定义后继对象  
    protected String name; //审批者姓名  

    public Approver(String name) {  
        this.name = name;  
    }  

    //设置后继者  
    public void setSuccessor(Approver successor) {   
        this.successor = successor;  
    }  

    //抽象请求处理方法  
    public abstract void processRequest(PurchaseRequest request);  
}  

具体处理者：

class Director extends Approver {  
    public Director(String name) {  
        super(name);  
    }  

    //具体请求处理方法  
    public void processRequest(PurchaseRequest request) {  
        if (request.getAmount() < 50000) {  
            System.out.println("主任" + this.name + "审批采购单：" + request.getNumber() + "，金额：" + request.getAmount() + "元，采购目的：" + request.getPurpose() + "。");  //处理请求  
        }  
        else {  
            this.successor.processRequest(request);  //转发请求  
        }     
    }  
}  

具体结尾处理者，董事会类：

//董事会类：具体处理者  
class Congress extends Approver {  
    public Congress(String name) {  
        super(name);  
    }  

    //具体请求处理方法  
    public void processRequest(PurchaseRequest request) {  
        System.out.println("召开董事会审批采购单：" + request.getNumber() + "，金额：" + request.getAmount() + "元，采购目的：" + request.getPurpose() + "。");        //处理请求  
    }      
}

编写如下客户端测试代码：

class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        Approver wjzhang,gyang,jguo,meeting;  
        wjzhang = new Director("张无忌");  
        gyang = new VicePresident("杨过");  
        jguo = new President("郭靖");  
        meeting = new Congress("董事会");  

        //创建职责链  
        wjzhang.setSuccessor(gyang);  
        gyang.setSuccessor(jguo);  
        jguo.setSuccessor(meeting);  

        //创建采购单  
        PurchaseRequest pr1 = new PurchaseRequest(45000,10001,"购买倚天剑");  
        wjzhang.processRequest(pr1);  

        PurchaseRequest pr2 = new PurchaseRequest(60000,10002,"购买《葵花宝典》");  
        wjzhang.processRequest(pr2);  

        PurchaseRequest pr3 = new PurchaseRequest(160000,10003,"购买《金刚经》");  
        wjzhang.processRequest(pr3);  

        PurchaseRequest pr4 = new PurchaseRequest(800000,10004,"购买桃花岛");  
        wjzhang.processRequest(pr4);  
    }  
}

第一个处理者范围：0-50000

第二个处理者范围：50000-100000

第三个处理者范围：100000-500000

第四个处理者（结尾者）范围：超过500000

编译并运行程序，输出结果如下：

主任张无忌审批采购单：10001，金额：45000.0元，采购目的：购买倚天剑。
副董事长杨过审批采购单：10002，金额：60000.0元，采购目的：购买《葵花宝典》。
董事长郭靖审批采购单：10003，金额：160000.0元，采购目的：购买《金刚经》。
召开董事会审批采购单：10004，金额：800000.0元，采购目的：购买桃花岛。

如果需要在系统增加一个新的具体处理者，如增加一个经理(Manager)角色可以审批5万元至8万元（不包括8万元）的采购单，需要编写一个新的具体处理者类Manager，作为抽象处理者类Approver的子类，实现在Approver类中定义的抽象处理方法，如果采购金额大于等于8万元，则将请求转发给下家。

第一个处理者范围：0-50000

新增处理者范围：50000-80000

第二个处理者范围：50000-100000

第三个处理者范围：100000-500000

第四个处理者（结尾者）范围：超过500000

代码如下所示：

//经理类：具体处理者  
class Manager extends Approver {  
    public Manager(String name) {  
        super(name);  
    }  

    //具体请求处理方法  
    public void processRequest(PurchaseRequest request) {  
        if (request.getAmount() < 80000) {  
            System.out.println("经理" + this.name + "审批采购单：" + request.getNumber() + "，金额：" + request.getAmount() + "元，采购目的：" + request.getPurpose() + "。");  //处理请求  
        }  
        else {  
            this.successor.processRequest(request);  //转发请求  
        }     
    }  
}

客户端测试代码

Approver rhuang;  
rhuang = new Manager("黄蓉");

16.4 纯与不纯的职责链模式

(1) 纯的职责链模式

一个纯的职责链模式要求一个具体处理者对象只能在两个行为中选择一个：要么承担全部责任，要么将责任推给下家，不允许出现某一个具体处理者对象在承担了一部分或全部责任后又将责任向下传递的情况。

(2)不纯的职责链模式

在一个不纯的职责链模式中允许某个请求被一个具体处理者部分处理后再向下传递，或者一个具体处理者处理完某请求后其后继处理者可以继续处理该请求，而且一个请求可以最终不被任何处理者对象所接收。

 1.主要优点

职责链模式的主要优点如下：

(1) 职责链模式使得一个对象无须知道是其他哪一个对象处理其请求，降低了系统的耦合度。

(2) 请求处理对象仅需维持一个指向其后继者的引用，可简化对象的相互连接。

(3) 在给对象分派职责时，职责链可以给我们更多的灵活性，可以通过在运行时对该链进行动态的增加或修改来增加或改变处理一个请求的职责。

(4) 在系统中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，从这一点来看是符合“开闭原则”的。

2.主要缺点

职责链模式的主要缺点如下：

(1) 由于一个请求没有明确的接收者，那么就不能保证它一定会被处理，该请求可能一直到链的末端都得不到处理；

(2) 对于比较长的职责链，请求的处理可能涉及到多个处理对象，系统性能将受到一定影响，而且在进行代码调试时不太方便。

(3) 如果建链不当，将导致系统陷入死循环。

PurchaseRequest