Java通俗易懂系列设计模式之责任链模式
作者：JaJian
概述
责任链设计模式是行为设计模式之一。
责任链模式用于在软件设计中实现松散耦合，其中来自客户端的请求被传递到对象链以处理它们。然后链中的对象将自己决定谁将处理请求以及是否需要将请求发送到链中的下一个对象。
JDK中的责任链模式示例
让我们看一下JDK中责任链模式的例子，然后我们将继续实现这种模式的真实例子。我们知道在try-catch块代码中我们可以有多个catch块。这里每个catch块都是处理该特定异常的处理器。
因此当try块中发生任何异常时，它会发送到第一个catch块进行处理。如果catch块无法处理它，它会将请求转发到链中的下一个对象，即下一个catch块。如果即使最后一个catch块也无法处理它，那么异常将被抛出链接到调用程序。
责任链设计模式示例
责任链模式的一个很好的例子是ATM分配机器。用户按照定义的货币账单输入要分配的金额和机器分配金额，例如50美元，20美元，10美元等。
如果用户输入的数量不是10的倍数，则会引发错误。我们将使用Chain of Responsibility模式来实现此解决方案。链将以与下图相同的顺序处理请求。
请注意，我们可以在单应用程序中轻松实现此解决方案，但随后复杂性将增加，解决方案将紧密耦合。因此，我们将创建一系列分配系统，以分配50美元，20美元和10美元的账单。
责任链设计模式 - 基类和接口
我们可以创建一个类Currency来存储分配和链实现使用的数量。
Currency.java
package com.journaldev.design.chainofresponsibility;
public class Currency {
private int amount;
public Currency(int amt){
this.amount=amt;
}
public int getAmount(){
return this.amount;
}
}
基接口应该有一个方法来定义链中的下一个处理器以及处理请求的方法。我们的ATM Dispense界面如下所示。
DispenseChain.java
package com.journaldev.design.chainofresponsibility;
public interface DispenseChain {
void setNextChain(DispenseChain nextChain);
void dispense(Currency cur);
}
责任链模式 - 链实现
我们需要创建不同的处理器类来实现DispenseChain接口并提供分配方法的实现。由于我们正在开发我们的系统以使用三种类型的货币账单--50美元，20美元和10美元，我们将创建三个具体实施。
Dollar50Dispenser.java
package com.journaldev.design.chainofresponsibility;
public class Dollar50Dispenser implements DispenseChain {
private DispenseChain chain;
@Override
public void setNextChain(DispenseChain nextChain) {
this.chain=nextChain;
}
@Override
public void dispense(Currency cur) {
if(cur.getAmount() >= 50){
int num = cur.getAmount()/50;
int remainder = cur.getAmount() % 50;
System.out.println("Dispensing "+num+" 50$ note");
if(remainder !=0) this.chain.dispense(new Currency(remainder));
}else{
this.chain.dispense(cur);
}
}
}
Dollar20Dispenser.java
package com.journaldev.design.chainofresponsibility;
public class Dollar20Dispenser implements DispenseChain{
private DispenseChain chain;
@Override
public void setNextChain(DispenseChain nextChain) {
this.chain=nextChain;
}
@Override
public void dispense(Currency cur) {
if(cur.getAmount() >= 20){
int num = cur.getAmount()/20;
int remainder = cur.getAmount() % 20;
System.out.println("Dispensing "+num+" 20$ note");
if(remainder !=0) this.chain.dispense(new Currency(remainder));
}else{
this.chain.dispense(cur);
}
}
}
Dollar10Dispenser.java
package com.journaldev.design.chainofresponsibility;
public class Dollar10Dispenser implements DispenseChain {
private DispenseChain chain;
@Override
public void setNextChain(DispenseChain nextChain) {
this.chain=nextChain;
}
@Override
public void dispense(Currency cur) {
if(cur.getAmount() >= 10){
int num = cur.getAmount()/10;
int remainder = cur.getAmount() % 10;
System.out.println("Dispensing "+num+" 10$ note");
if(remainder !=0) this.chain.dispense(new Currency(remainder));
}else{
this.chain.dispense(cur);
}
}
}
这里要注意的重点是分配方法的实施。您会注意到每个实现都在尝试处理请求，并且根据数量，它可能会处理部分或全部部分。
如果其中一个链不能完全处理它，它会将请求发送到链中的下一个处理器以处理剩余的请求。如果处理器无法处理任何内容，它只会将相同的请求转发到下一个链。
责任链设计模式 - 创建链
这是非常重要的一步，我们应该仔细创建链，否则处理器可能根本没有得到任何请求。例如，在我们的实现中，如果我们将第一个处理器链保持为Dollar10Dispenser然后Dollar20Dispenser，那么请求将永远不会被转发到第二个处理器，并且链将变得无用。
这是我们的ATM Dispenser实现，用于处理用户请求的数量。
ATMDispenseChain.java
package com.journaldev.design.chainofresponsibility;
import java.util.Scanner;
public class ATMDispenseChain {
private DispenseChain c1;
public ATMDispenseChain() {
// initialize the chain
this.c1 = new Dollar50Dispenser();
DispenseChain c2 = new Dollar20Dispenser();
DispenseChain c3 = new Dollar10Dispenser();
// set the chain of responsibility
c1.setNextChain(c2);
c2.setNextChain(c3);
}
public static void main(String[] args) {
ATMDispenseChain atmDispenser = new ATMDispenseChain();
while (true) {
int amount = 0;
System.out.println("Enter amount to dispense");
Scanner input = new Scanner(System.in);
amount = input.nextInt();
if (amount % 10 != 0) {
System.out.println("Amount should be in multiple of 10s.");
return;
}
// process the request
atmDispenser.c1.dispense(new Currency(amount));
}
}
}
当我们运行上面的应用程序时，我们得到如下的输出。
Enter amount to dispense
530
Dispensing 10 50$ note
Dispensing 1 20$ note
Dispensing 1 10$ note
Enter amount to dispense
100
Dispensing 2 50$ note
Enter amount to dispense
120
Dispensing 2 50$ note
Dispensing 1 20$ note
Enter amount to dispense
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责任链设计模式类图
我们的ATM分配示例的责任链设计模式实现如下图所示。
责任链设计模式重点
- 客户端不知道链的哪个部分将处理请求，它将把请求发送到链中的第一个对象。例如，在我们的程序中，ATMDispenseChain不知道谁在处理分配输入金额的请求。
- 链中的每个对象都有自己的实现来处理请求，全部或部分或将其发送到链中的下一个对象。
- 链中的每个对象都应该引用链中的下一个对象来转发请求，它由java组成。
- 仔细创建链非常重要，否则可能会出现请求永远不会转发到特定处理器或链中没有能够处理请求的对象的情况。在我的实现中，我添加了对用户输入数量的检查，以确保它被所有处理器完全处理，但是如果请求到达最后一个对象并且链中没有其他对象，我们可能不检查它并抛出异常将请求转发给。这是一个设计决定。
- 责任链设计模式很好地实现了失去耦合，但如果大多数代码在所有实现中都很常见，那么它会带来很多实现类和维护问题的权衡。
JDK中的责任链模式示例
- java.util.logging.Logger#log()
- javax.servlet.Filter#doFilter()
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