责任链模式
将一堆“事情”串联在一起，有序执行，就叫责任链
一、概述
责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）是将链中每一个节点看作是一个对象，每个节点处理的请求均不同，且内部自动维护一个下一节点对象。当一个请求从链式的首端发出时，会沿着链的路径依次传递给每一个节点对象，直至有对象处理这个请求为止，属于行为型模式。
下面放一张足球比赛的图，通过层层传递，最终射门。通过这张图，可以更好的理解责任链模式。
二、入门案例
2.1 类图
2.2 基础类介绍
抽象接口RequestHandler
/**
* @author 往事如风
* @version 1.0
* @date 2022/10/25 13:41
* @description
*/
public interface RequestHandler {
void doHandler(String req);
}
抽象类BaseRequestHandler
/**
* @author 往事如风
* @version 1.0
* @date 2022/10/25 13:45
* @description
*/
public abstract class BaseRequestHandler implements RequestHandler {
protected RequestHandler next;
public void next(RequestHandler next) {
this.next = next;
}
}
具体处理类AHandler
/**
* @author 往事如风
* @version 1.0
* @date 2022/10/25 14:00
* @description
*/
public class AHandler extends BaseRequestHandler {
@Override
public void doHandler(String req) {
// 处理自己的业务逻辑
System.out.println("A中处理自己的逻辑");
// 传递给下个类（若链路中还有下个处理类）
if (next != null) {
next.doHandler(req);
}
}
}
当然还有具体的处理类B、C等等，这里不展开赘述。
使用类Client
/**
* @author 往事如风
* @version 1.0
* @date 2022/10/25 14:06
* @description
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
BaseRequestHandler a = new AHandler();
BaseRequestHandler b = new BHandler();
BaseRequestHandler c = new CHandler();
a.next(b);
b.next(c);
a.doHandler("链路待处理的数据");
}
}
2.3 处理流程图
三、应用场景
3.1 场景举例
场景一
前两年，在一家金融公司待过一段时间，其中就有一个业务场景：一笔订单进来，会先在后台通过初审人员进行审批，初审不通过，订单流程结束。初审通过以后，会转给终审人员进行审批，不通过，流程结束；通过，流转到下个业务场景。
对于这块业务代码，之前一代目是一个叫知了的同事，他撸起袖子就是干，一套if-else干到底。后来，技术老大CodeReview，点名要求改掉这块。于是乎，想到用用设计模式吧，然后就噼里啪啦一顿改。（当然，比较复杂的情况，还是可以用工作流来处理这个场景，当时碍于时间成本，也就放弃了）。
场景二
上家公司对接甲方爸爸的时候，对方会调用我们接口，将数据同步过来。同样，我们需要将处理好的数据，传给他们。由于双方传输数据都是加密传输，所以在接受他们数据之前，需要对数据进行解密，验签，参数校验等操作。同样，我们给他们传数据也需要进行加签，加密操作。
具体案例
话不多说，对于场景二，我来放一些伪代码，跟大家一起探讨下。
1、一切从注解开始，我这里自定义了一个注解@Duty,这个注解有spring的@Component注解，也就是标记了这个自定义注解的类，都是交给spring的bean容器去管理。
注解中，有两个属性：1.type，定义相同的type类型的bean，会被放到一个责任链集合中。2.order，同一个责任链集合中，bean的排序，数值越小，会放到链路最先的位置，优先处理。
/**
* @author 往事如风
* @version 1.0
* @date 2022/10/25 16:11
* @description
*/
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Service
public @interface Duty {
/**
* 标记具体业务场景
* @return
*/
String type() default "";
/**
* 排序：数值越小，排序越前
* @return
*/
int order() default 0;
}
2、定义一个顶层的抽象接口IHandler，传入2个泛型参数，供后续自定义。
/**
* @author 往事如风
* @version 1.0
* @date 2022/10/25 15:31
* @description 责任链顶层抽象类
*/
public interface IHandler<T, R> {
/**
* 抽象处理类
* @param t
* @return
*/
R handle(T t);
}
3、定义一个责任链bean的管理类HandleChainManager，用来存放不同业务下的责任链路集合。在该类中，有一个Map和两个方法。
- handleMap：这个map会存放责任链路中，具体的执行类，key是注解
@Duty中定义的type值，value是标记了@Duty注解的bean集合，也就是具体的执行类集合。 - setHandleMap：传入具体执行bean的集合，存放在map中。
- executeHandle：从map中找到具体的执行bean集合，并依次执行。
/**
* @author 往事如风
* @version 1.0
* @date 2022/10/25 16:00
* @description 责任链管理类
*/
public class HandleChainManager {
/**
* 存放责任链路上的具体处理类
* k-具体业务场景名称
* v-具体业务场景下的责任链路集合
*/
private Map<String, List<IHandler>> handleMap;
/**
* 存放系统中责任链具体处理类
* @param handlerList
*/
public void setHandleMap(List<IHandler> handlerList) {
handleMap = handlerList
.stream()
.sorted(Comparator.comparingInt(h -> AnnotationUtils.findAnnotation(h.getClass(), Duty.class).order()))
.collect(Collectors.groupingBy(handler -> AnnotationUtils.findAnnotation(handler.getClass(), Duty.class).type()));
}
/**
* 执行具体业务场景中的责任链集合
* @param type 对应@Duty注解中的type，可以定义为具体业务场景
* @param t 被执行的参数
*/
public <T, R> R executeHandle(String type, T t) {
List<IHandler> handlers = handleMap.get(type);
R r = null;
if (CollectionUtil.isNotEmpty(handlers)) {
for (IHandler<T, R> handler : handlers) {
r = handler.handle(t);
}
}
return r;
}
}
4、定义一个配置类PatternConfiguration，用于装配上面的责任链管理器HandleChainManager。
/**
* @author 往事如风
* @version 1.0
* @date 2022/10/25 15:35
* @description 设计模式配置类
*/
@Configuration
public class PatternConfiguration {
@Bean
public HandleChainManager handlerChainExecute(List<IHandler> handlers) {
HandleChainManager handleChainManager = new HandleChainManager();
handleChainManager.setHandleMap(handlers);
return handleChainManager;
}
}
5、具体的处理类：SignChainHandler、EncryptionChainHandler、RequestChainHandler，这里我以SignChainHandler为例。
在具体处理类上标记自定义注解@Duty，该类会被注入到bean容器中，实现IHandler接口，只需关心自己的handle方法，处理具体的业务逻辑。
/**
* @author 往事如风
* @version 1.0
* @date 2022/10/25 15:31
* @description 加签类
*/
@Duty(type = BusinessConstants.REQUEST, order = 1)
public class SignChainHandler implements IHandler<String, String> {
/**
* 处理加签逻辑
* @param s
* @return
*/
@Override
public String handle(String s) {
// 加签逻辑
System.out.println("甲方爸爸要求加签");
return "加签";
}
}
6、具体怎么调用？这里我写了个测试controller直接调用，具体如下：
/**
* @author 往事如风
* @version 1.0
* @date 2022/9/6 17:32
* @description
*/
@RestController
@Slf4j
public class TestController {
@Resource
private HandleChainManager handleChainManager;
@PostMapping("/send")
public String duty(@RequestBody String requestBody) {
String response = handleChainManager.executeHandle(BusinessConstants.REQUEST, requestBody);
return response;
}
}
7、执行结果，会按照注解中标记的order依次执行。
至此，完工。又可以开心的撸代码了，然后在具体的执行类中，又是一顿if-else。。。
四、源码中运用
4.1Mybatis源码中的运用
Mybatis中的缓存接口Cache，cache作为一个缓存接口，最主要的功能就是添加和获取缓存的功能，作为接口它有11个实现类，分别实现不同的功能，下面是接口源码和实现类。
package org.apache.ibatis.cache;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
public interface Cache {
String getId();
void putObject(Object var1, Object var2);
Object getObject(Object var1);
Object removeObject(Object var1);
void clear();
int getSize();
default ReadWriteLock getReadWriteLock() {
return null;
}
}
下面，我们来看下其中一个子类LoggingCache的源码。主要看他的putObject方法和getObject方法，它在方法中直接传给下一个实现去执行。这个实现类其实是为了在获取缓存的时候打印缓存的命中率的。
public class LoggingCache implements Cache {
private final Log log;
private final Cache delegate;
protected int requests = 0;
protected int hits = 0;
public LoggingCache(Cache delegate) {
this.delegate = delegate;
this.log = LogFactory.getLog(this.getId());
}
// ...
public void putObject(Object key, Object object) {
this.delegate.putObject(key, object);
}
public Object getObject(Object key) {
++this.requests;
Object value = this.delegate.getObject(key);
if (value != null) {
++this.hits;
}
if (this.log.isDebugEnabled()) {
this.log.debug("Cache Hit Ratio [" + this.getId() + "]: " + this.getHitRatio());
}
return value;
}
// ...
}
最后，经过Cache接口各种实现类的处理，最终会到达PerpetualCache这个实现类。与之前的处理类不同的是，这个类中有一个map，在map中做存取，也就是说，最终缓存还是会保存在map中的。
public class PerpetualCache implements Cache {
private final String id;
private final Map<Object, Object> cache = new HashMap();
public PerpetualCache(String id) {
this.id = id;
}
// ...
public void putObject(Object key, Object value) {
this.cache.put(key, value);
}
public Object getObject(Object key) {
return this.cache.get(key);
}
// ...
}
4.2spring源码中的运用
4.2.1DispatcherServlet类
DispatcherServlet 核心方法 doDispatch。HandlerExecutionChain只是维护HandlerInterceptor的集合，可以向其中注册相应的拦截器，本身不直接处理请求，将请求分配给责任链上注册处理器执行，降低职责链本身与处理逻辑之间的耦合程度。
protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
HttpServletRequest processedRequest = request;
HandlerExecutionChain mappedHandler = null;
boolean multipartRequestParsed = false;
WebAsyncManager asyncManager = WebAsyncUtils.getAsyncManager(request);
try {
ModelAndView mv = null;
Exception dispatchException = null;
try {
processedRequest = checkMultipart(request);
multipartRequestParsed = (processedRequest != request);
// Determine handler for the current request.
mappedHandler = getHandler(processedRequest);
if (mappedHandler == null) {
noHandlerFound(processedRequest, response);
return;
}
// Determine handler adapter for the current request.
HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());
// Process last-modified header, if supported by the handler.
String method = request.getMethod();
boolean isGet = "GET".equals(method);
if (isGet || "HEAD".equals(method)) {
long lastModified = ha.getLastModified(request, mappedHandler.getHandler());
if (new ServletWebRequest(request, response).checkNotModified(lastModified) && isGet) {
return;
}
}
if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) {
return;
}
// Actually invoke the handler.
mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());
if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {
return;
}
applyDefaultViewName(processedRequest, mv);
mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response, mv);
}
catch (Exception ex) {
dispatchException = ex;
}
catch (Throwable err) {
// As of 4.3, we're processing Errors thrown from handler methods as well,
// making them available for @ExceptionHandler methods and other scenarios.
dispatchException = new NestedServletException("Handler dispatch failed", err);
}
processDispatchResult(processedRequest, response, mappedHandler, mv, dispatchException);
}
catch (Exception ex) {
triggerAfterCompletion(processedRequest, response, mappedHandler, ex);
}
catch (Throwable err) {
triggerAfterCompletion(processedRequest, response, mappedHandler,
new NestedServletException("Handler processing failed", err));
}
finally {
if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {
// Instead of postHandle and afterCompletion
if (mappedHandler != null) {
mappedHandler.applyAfterConcurrentHandlingStarted(processedRequest, response);
}
}
else {
// Clean up any resources used by a multipart request.
if (multipartRequestParsed) {
cleanupMultipart(processedRequest);
}
}
}
}
4.2.2HandlerExecutionChain类
这里分析的几个方法，都是从DispatcherServlet类的doDispatch方法中请求的。
- 获取拦截器，执行preHandle方法
boolean applyPreHandle(HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response) throws Exception {
HandlerInterceptor[] interceptors = this.getInterceptors();
if (!ObjectUtils.isEmpty(interceptors)) {
for(int i = 0; i < interceptors.length; this.interceptorIndex = i++) {
HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];
if (!interceptor.preHandle(request, response, this.handler)) {
this.triggerAfterCompletion(request, response, (Exception)null);
return false;
}
}
}
return true;
}
- 在applyPreHandle方法中，执行triggerAfterCompletion方法
void triggerAfterCompletion(HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response, Exception ex) throws Exception {
HandlerInterceptor[] interceptors = this.getInterceptors();
if (!ObjectUtils.isEmpty(interceptors)) {
for(int i = this.interceptorIndex; i >= 0; --i) {
HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];
try {
interceptor.afterCompletion(request, response, this.handler, ex);
} catch (Throwable var8) {
logger.error("HandlerInterceptor.afterCompletion threw exception", var8);
}
}
}
}
- 获取拦截器，执行applyPostHandle方法
void applyPostHandle(HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response, ModelAndView mv)
throws Exception {
HandlerInterceptor[] interceptors = this.getInterceptors();
if (!ObjectUtils.isEmpty(interceptors)) {
for(int i = interceptors.length - 1; i >= 0; --i) {
HandlerInterceptor interceptor = interceptors[i];
interceptor.postHandle(request, response, this.handler, mv);
}
}
}
五、总结
5.1 优点
- 将请求与处理解耦。
- 请求处理者（节点对象）只需要关注自己感兴趣的请求进行处理即可，对于不感兴趣的请求，转发给下一个节点。
- 具备链式传递处理请求功能，请求发送者无需知晓链路结构，只需等待请求处理结果。
- 链路结构灵活，可以通过改变链路的结构动态的新增或删减责任。
- 易于扩展新的请求处理类（节点），符合开闭原则。
5.2 缺点
- 责任链太长或者处理时间过长，会影响整体性能。
- 如果节点对象存在循环引用时，会造成死循环，导致系统崩溃。
六、参考源码
编程文档：
https://gitee.com/cicadasmile/butte-java-note
应用仓库：
https://gitee.com/cicadasmile/butte-flyer-parent
