1 模式的定義

職責鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）也稱為責任鏈模式，是一種結構型設計模式，用於構建一條對象處理請求的責任鏈。在這個模式中，多個對象依次處理請求，直到其中一個對象能夠處理該請求為止。職責鏈模式將請求的發送者和接收者解耦，允許多個對象都有機會處理請求，同時可以動態地配置責任鏈的順序和組成。

職責鏈模式的核心思想是將請求沿著一條鏈傳遞，每個處理者都可以選擇處理請求或將其傳遞給下一個處理者。這種方式類似於實現一個處理管道，每個管道元素可以選擇執行任務或將任務傳遞給下一個元素。

2 舉例說明

為了更好地理解職責鏈模式，讓我們考慮一個實際的例子。審批系統。假設在一個公司中，員工可以提交報銷申請，然後需要一系列審批人員逐級審批，包括直屬領導、部門總監、人事部門、高層領導。每個審批人員都在自己的許可權內考慮是否簽字，簽完之後將會繼續傳遞給下一級審批人員。這種情況下，可以使用職責鏈模式來構建一個審批流程。

在這個示例中，每個審批人員都是責任鏈中的一個節點，他們可以選擇批准或拒絕請求，並將請求傳遞給下一個審批人員，直到有人批准或拒絕為止。

3 結構

職責鏈模式的結構包括以下幾個關鍵部分：

Handler（處理者）：定義一個處理請求的介面，並包含一個指向下一個處理者的引用。處理者可以選擇處理請求或將其傳遞給下一個處理者。

ConcreteHandler（具體處理者）：實現處理請求的具體邏輯，如果自己無法處理請求，就將請求傳遞給下一個處理者。

Client（客戶端）：創建責任鏈並將請求發送到責任鏈的第一個處理者。客戶端不需要知道責任鏈的具體結構，只需將請求發送給第一個處理者即可。

4 實現步驟

實現職責鏈模式時，通常遵循以下步驟：

定義處理請求的介面（Handler），併在介面中聲明處理請求的方法。

創建具體處理者類（ConcreteHandler），實現處理請求的具體邏輯。每個具體處理者都需要包含一個指向下一個處理者的引用。

在具體處理者類中，實現處理請求的邏輯，併在必要時將請求傳遞給下一個處理者。

在客戶端代碼中創建責任鏈，並將請求發送給責任鏈的第一個處理者。

5 代碼實現

現在，讓我們通過 Java 代碼來實現審批系統的職責鏈模式。

// 1. 定義處理請求的介面
interface Approver {
    void approveRequest(ExpenseRequest request);
}

// 2. 創建具體處理者類
class TeamLeader implements Approver {
    private Approver nextApprover;

    @Override
    public void approveRequest(ExpenseRequest request) {
        if (request.getAmount() <= 100) {
            System.out.println("Team Leader approved the expense request.");
        } else if (nextApprover != null) {
            nextApprover.approveRequest(request);
        }
    }

    public void setNextApprover(Approver nextApprover) {
        this.nextApprover = nextApprover;
    }
}

class Manager implements Approver {
    private Approver nextApprover;

    @Override
    public void approveRequest(ExpenseRequest request) {
        if (request.getAmount() <= 500) {
            System.out.println("Manager approved the expense request.");
        } else if (nextApprover != null) {
            nextApprover.approveRequest(request);
        }
    }

    public void setNextApprover(Approver nextApprover) {
        this.nextApprover = nextApprover;
    }
}

class FinanceDepartment implements Approver {
    @Override
    public void approveRequest(ExpenseRequest request) {
        System.out.println("Finance Department approved the expense request.");
    }
}

// 3. 客戶端代碼
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Approver teamLeader = new TeamLeader();
        Approver manager = new Manager();
        Approver finance = new FinanceDepartment();

        // 構建責任鏈
        teamLeader.setNextApprover(manager);
        manager.setNextApprover(finance);

        // 提交報銷請求
        ExpenseRequest request1 = new ExpenseRequest("John", 80);
        teamLeader.approveRequest(request1);

        ExpenseRequest request2 = new ExpenseRequest("Alice", 300);
        teamLeader.approveRequest(request2);

        ExpenseRequest request3 = new ExpenseRequest("Bob", 800);
        teamLeader.approveRequest(request3);
    }
}

6 典型應用場景

職責鏈模式在實際應用中有多種典型場景，以下是一些常見的應用。

審批流程：如報銷審批、請假審批等，不同級別的審批人員構成責任鏈，依次處理請求。

事件處理：在圖形用戶界面（GUI）開發中，事件處理機制可以採用職責鏈模式，將事件從用戶界面傳遞給各種控制項，以便處理用戶輸入。

日誌記錄：不同級別的日誌記錄器可以組成責任鏈，根據日誌級別決定是否記錄日誌以及如何記錄。

異常處理：在程式中處理異常時，可以使用職責鏈模式來處理不同類型的異常，以便根據異常類型採取不同的處理策略。

許可權控制：在系統中控制用戶訪問許可權時，可以使用職責鏈模式來構建許可權控制鏈，根據用戶的許可權級別逐級檢查並授權。

HTTP請求處理：Web框架中的中間件（Middleware）可以使用職責鏈模式來處理HTTP請求，例如身份驗證、日誌記錄、緩存等中間件可以依次處理請求。

7 優缺點

優點：

松耦合：職責鏈模式將請求的發送者和接收者解耦，允許多個對象都有機會處理請求，使系統更加靈活。

動態配置責任鏈：責任鏈的順序和組成可以在運行時動態配置，不需要修改代碼即可調整責任鏈。

可擴展性：可以輕鬆地添加新的處理者類，擴展責任鏈，不會影響現有代碼。

缺點：

性能問題：如果責任鏈過長或者處理請求的邏輯複雜，可能會導致性能問題，因為每個請求都需要遍歷整個責任鏈。

請求未處理：如果責任鏈沒有正確配置或者沒有合適的處理者來處理請求，可能導致請求無法被處理。

難以調試：責任鏈模式中，請求的處理路徑可能會變得不透明，難以調試和理解。

8 類似模式

與職責鏈模式類似的模式包括策略模式、裝飾器模式和命令模式。這些模式都有一定的相似之處，但它們各自有不同的關註點和應用場景。

策略模式（Strategy Pattern）：

策略模式和職責鏈模式都允許動態地選擇不同的對象來處理請求或任務。它們都關註於將請求發送者和接收者解耦，使系統更加靈活。策略模式關註於選擇不同的演算法或策略來處理特定的任務，它將不同的策略封裝成獨立的對象，並允許在運行時切換策略。職責鏈模式關註於多個對象依次處理請求，直到其中一個對象能夠處理為止，每個對象都有機會處理請求。

裝飾器模式（Decorator Pattern）：

裝飾器模式和職責鏈模式都允許動態地包裝對象以增強其功能。它們都通過組合來實現，可以鏈式地將多個裝飾器或處理者組合在一起。裝飾器模式關註於在不改變介面的情況下增強對象的功能，通常用於為單個對象添加功能。職責鏈模式關註於將請求從一個對象傳遞到另一個對象，每個對象都可以選擇處理或傳遞請求。

命令模式（Command Pattern）：

命令模式和職責鏈模式都可以用於將請求的發送者和接收者解耦。它們都關註於將請求封裝成對象，允許將請求傳遞給不同的對象。命令模式關註於將請求封裝成命令對象，允許撤銷和重做操作，以及延遲執行請求。職責鏈模式關註於多個對象依次處理請求，直到其中一個對象能夠處理為止，不一定涉及命令的封裝和執行。

總的來說，這些模式有一些共同之處，包括解耦請求的發送者和接收者，以及支持動態配置和組合對象。然而，它們的關註點和應用場景不同，應根據具體需求來選擇合適的模式。在一些情況下，這些模式甚至可以組合使用，以實現更複雜的功能。

9 小結

職責鏈模式是一種有用的設計模式，它可以幫助構建靈活的責任鏈，使多個對象能夠依次處理請求。通過將請求的發送者和接收者解耦，職責鏈模式可以實現松耦合的設計，允許在運行時動態配置責任鏈的順序和組成。然而，需要註意在設計時考慮性能問題，確保責任鏈不會過長或過於複雜。職責鏈模式在實際應用中有多種典型場景，包括審批流程、事件處理、日誌記錄等。希望本文能夠幫助你更好地理解和應用職責鏈模式。