设计模式之责任链模式及其应用

概述

责任链模式的定义：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接受者之间的耦合关系， 将这个对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理他为止。

应用

Servlet

Servlet里面的Filter便使用责任链模式，FilterChain

public final class ApplicationFilterChain implements FilterChain {
    private int pos = 0; // 当前执行filter的offset
    private int n; // 当前filter的数量
    private ApplicationFilterConfig[] filters; // filter配置类,通过getFilter()获取Filter
    private Servlet servlet;
  
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response) {
        if (pos < n) {
            ApplicationFilterConfig filterConfig = filters[pos++];
            Filter filter = filterConfig.getFilter();
            filter.doFilter(request, response, this);
        } else {
            // filter都处理完毕后，执行servlet
            servlet.service(request, response);
        }
    }
}

Tomcat

责任链模式是指在一个请求处理的过程中有很多处理者依次对请求进行处理，每个处理者负责做自己相应的处理，处理完之后将处理后的请求返回，再让下一个处理者继续处理。

责任链模式通常包含2个角色：

• Handler（抽象处理者）：定义一个处理请求的接口，即Container
• ConcreteHandler（具体处理者）：处理请求的具体类，或者传给下家，即Standardxxx

责任链模式是Tomcat中Container设计的基础，整个容器的就是通过一个链连接在一起，这个链一直将请求正确的传递给最终处理请求的那个Servlet。Container使用Pipeline-Value管道来处理请求，从Engine到Host到Context一直到Wrapper都是通过一个链传递请求。

Pipeline-Value使用的责任链模式和普通的责任链模式有两点不同：

1. 每个Pipeline都有特定的Value，而且是在管道的最后一个执行，这个Value叫做BaseValue，BaseValue是不可删除的；
2. 在上层容器的管道的BaseValue中会调用下层容器的管道。

Container包含四个子容器，而这四个子容器对应的BaseValue分别在：StandardEngineValve、StandardHostValve、StandardContextValve、StandardWrapperValve。
Pipeline的处理流程图如下：

1. Connector在接收到请求后会首先调用最顶层容器的Pipeline来处理，这里的最顶层容器的Pipeline就是EnginePipeline；
2. 在Engine的管道中依次会执行EngineValue1、EngineValue2等等，最后会执行StandardEngineValue，在StandardEngineValue中会调用Host管道，然后再依次执行Host的HostValue1、HostValue2等，最后在执行StandardHostValue，然后再依次调用Context的管道和Wrapper的管道，最后执行到StandardWrapperValue。
3. 当执行到StandardWrapperValue的时候，会在StandardWrapperValue中创建FilterChain，并调用其doFilter方法来处理请求，这个FilterChain包含着我们配置的与请求相匹配的Filter和Servlet，其doFilter方法会依次调用所有的Filter的doFilter方法和Servlet的service方法，这样请求就得到处理！
4. 当所有的Pipeline-Value都执行完之后，并且处理完具体的请求，这个时候就可以将返回的结果交给Connector，Connector通过Socket的方式将结果返回给客户端。

类图

其中有两个顶级接口Contained和Container，Contained提供操作Container的方法：

public interface Contained {
    Container getContainer();
    
    void setContainer(Container var1);
}

Spring

可同时配置多映射处理器，通过配置它们实现的Ordered 接口的 order 属性，DispatcherServlet 按顺序采用哪个映射处理器责任链模式。

Dubbo

Dubbo在创建Filter时，通过把Filter封装成Invoker的匿名类，通过链表这样的数据结构来完成责任链，核心代码如下：

private static <T> Invoker<T> buildInvokerChain(final Invoker<T> invoker, String key, String group) {
    Invoker<T> last = invoker;
    //只获取满足条件的Filter
    List<Filter> filters = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Filter.class).getActivateExtension(invoker.getUrl(), key, group);
    if (filters.size() > 0) {
        for (int i = filters.size() - 1; i >= 0; i --) {
            final Filter filter = filters.get(i);
            final Invoker<T> next = last;
            last = new Invoker<T>() {
                public Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException {
                    return filter.invoke(next, invocation);
                }
            };
        }
    }
    return last;
}

Mybatis

Mybatis可以配置各种Plugin，Plugin和Filter类似，在执行SQL语句时做一些操作。Mybatis的责任链则是通过动态代理的方式，使用Plugin代理实际的Executor类。（这里实际还使用了组合模式，因为Plugin可以嵌套代理），核心代码如下：

public class Plugin implements InvocationHandler{
    private Object target;
    private Interceptor interceptor;
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {      
        if (满足代理条件) {
            return interceptor.intercept(new Invocation(target, method, args));
        }
        return method.invoke(target, args);     
    }
   
    //对传入的对象进行代理，可能是实际的Executor类，也可能是Plugin代理类
    public static Object wrap(Object target, Interceptor interceptor) {
        Class<?> type = target.getClass();
        Class<?>[] interfaces = getAllInterfaces(type, signatureMap);
        if (interfaces.length > 0) {
            return Proxy.newProxyInstance(type.getClassLoader(), interfaces,
                    new Plugin(target, interceptor, signatureMap));
        }
        return target;
    }
} 

netty

参考

责任链模式实现的三种方式