Java知识总结

职责链模式

Mr.LR2022年6月9日
大约 6 分钟

职责链模式

OA系统的采购审批项目

学校 OA 系统的采购审批项目，需求是

  1. 采购员采购教学器材
  2. 如果金额小于等于 5000，由教学主任审批（0 < x ≤ 5000）
  3. 如果金额小于等于 10000，由院长审批（5000 < x ≤ 10000）
  4. 如果金额小于等于 30000，由副校长审批（10000< x ≤ 30000）
  5. 如果金额超过 30000 以上，有校长审批（30000 < x）

请设计程序完成采购审批项目

传统方案解决 OA 系统审批

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传统方案解决 OA 系统审批问题分析

  • 传统方式是：接收到一个采购请求后，根据采购金额来调用对应的Approver（审批人）完成审批

  • 传统方式的问题分析：客户端这里会使用到分支判断（比如switch）来对不同的采购请求处理，这样就存在如下问题

    • 如果各个级别的人员审批金额发生变化，在客户端的也需要变化

    • 客户端必须明确的知道有多少个审批级别和访问

  • 这样对一个采购请求进行处理和Approver（审批人）就存在强耦合关系，不利于代码的扩展和维护

  • 解决方案 =》职责链模式

职责链模式

基本介绍

  1. 职责链模式（Chain of Responsibility Pattern），又叫责任链模式：为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式对请求的发送者和接收者进行解耦
  2. 职责链模式通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求，那么它会把相同的请求传给下一个接收者，依此类推
  3. 这种类型的设计模式属于行为型模式

uml类图

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职责链模式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收者之间的耦合关系

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它为止

  • Handler抽象处理者：定义了一个处理请求的方法，同时含有另外一个Handler

  • ConcreteHandler具体处理者：处理自己负责的请求，同时可以访问它的后继者（即下一个处理者） ；如果可以处理请求，则进行处理，否则交给后继者去处理，从而形成一个职责链

  • Request含有很多属性，表示一个请求

职责链模式解决 OA 系统采购审批项目

uml类图

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核心代码

//采购申请类
public class PurchaseRequest {
    private Integer id;
    private Float price;

    public PurchaseRequest(Integer id, Float price) {
        this.id = id;
        this.price = price;
    }

    public Integer getId() {
        return id;
    }

    public Float getPrice() {
        return price;
    }
}

//抽象审批人对象
public abstract class Approver {
    protected Approver nextApprover;
    protected String name;

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

    /**
     * 设置后继者
     *
     * @param nextApprover
     */
    public void setNextApprover(Approver nextApprover) {
        this.nextApprover = nextApprover;
    }

    /**
     * 处理请求的方法
     */
    public abstract void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest);
}

具体审批人对象

//副校长审批人
public class ChancellorApprover extends Approver {
    public ChancellorApprover(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if (purchaseRequest.getPrice() > 30000) {
            System.out.println("请求编号：" + purchaseRequest.getId() + "，处理人：" + this.name);
        } else {
            nextApprover.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

//院长审批人
public class DepartmentHeadApprover extends Approver {
    public DepartmentHeadApprover(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if (purchaseRequest.getPrice() > 5000 && purchaseRequest.getPrice() <= 10000) {
            System.out.println("请求编号：" + purchaseRequest.getId() + "，处理人：" + this.name);
        } else {
            nextApprover.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

//教学主任审批人
public class TeachDirectorApprover extends Approver {
    public TeachDirectorApprover(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if (purchaseRequest.getPrice() <= 5000) {
            System.out.println("请求编号：" + purchaseRequest.getId() + "，处理人：" + this.name);
        } else {
            nextApprover.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

//副校长审批人
public class ViceChancellorApprover extends Approver {
    public ViceChancellorApprover(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest purchaseRequest) {
        if (purchaseRequest.getPrice() > 10000 && purchaseRequest.getPrice() <= 30000) {
            System.out.println("请求编号：" + purchaseRequest.getId() + "，处理人：" + this.name);
        } else {
            nextApprover.processRequest(purchaseRequest);
        }
    }
}

测试

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个请求
        PurchaseRequest purchaseRequest = new PurchaseRequest(1, 31000.0f);

        //创建相关的审批人
        TeachDirectorApprover teachDirectorApprover = new TeachDirectorApprover("童主任");
        DepartmentHeadApprover departmentHeadApprover = new DepartmentHeadApprover("王院长");
        ViceChancellorApprover viceChancellorApprover = new ViceChancellorApprover("钱副校长");
        ChancellorApprover chancellorApprover = new ChancellorApprover("郑校长");

        //设置后继者（处理人形成环形）
        teachDirectorApprover.setNextApprover(departmentHeadApprover);
        departmentHeadApprover.setNextApprover(viceChancellorApprover);
        viceChancellorApprover.setNextApprover(chancellorApprover);
        chancellorApprover.setNextApprover(teachDirectorApprover);

        //发起一个请求  童主任发起请求，直到郑校长执行
        teachDirectorApprover.processRequest(purchaseRequest); //请求编号：1，处理人：郑校长
    }
}

职责链模式在 SpringMVC 框架应用

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首先，当用户会发起一个request请求到后台，这个request请求首先会经过DispatcherServlet，DispatcherServlet对象首先会遍历接收到的HandlerMapping集合，然后再找到对应的HandlerMapping集合，并得到HandlerExecutionChain对象。这个HandlerExecutionChain对象内部包含了一些拦截器。拿到HandlerInterceptor拦截器过后，有以下几个操作

  • 首先会调用HandlerInterceptor中的preHandle()方法

  • 然后会调用HandlerInterceptor中的postHandle()方法

  • 最后会调用HandlerInterceptor中的afterCompletion()方法

在DispatcherServlet中找到doDispatch()方法，发现该方法中定义了一个HandlerExecutionChain对象

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在后续的代码逻辑中，调用了getHandler()方法，接收一个processedRequest请求对象作为参数，得到初始化的HandlerExecutionChain对象

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直接对mappedHandler对象进行高亮，查找相关调用逻辑。找到如下几处代码逻辑。

if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) {
   return;
}
mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response, mv);

triggerAfterCompletion(processedRequest, response, mappedHandler, ex);

首先会执行mappedHandler的applyPreHandle()方法：如果返回为false，则判断成立，后续代码不再执行；否则继续往下执行，调用mappedHandler的applyPostHandle()方法

再看看内部逻辑

boolean applyPreHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
   if (getInterceptors() != null) {
      for (int i = 0; i < getInterceptors().length; i++) {
         HandlerInterceptor interceptor = getInterceptors()[i];
         if (!interceptor.preHandle(request, response, this.handler)) {//调用了preHandle
            triggerAfterCompletion(request, response, null);
            return false;
         }
         this.interceptorIndex = i;
      }
   }
   return true;
}

void applyPostHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, ModelAndView mv) throws Exception {
   if (getInterceptors() == null) {
      return;
   }
   for (int i = getInterceptors().length - 1; i >= 0; i--) {
      HandlerInterceptor interceptor = getInterceptors()[i];
      interceptor.postHandle(request, response, this.handler, mv);//调用了postHandle
   }
}

void triggerAfterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Exception ex)
      throws Exception {

   if (getInterceptors() == null) {
      return;
   }
   for (int i = this.interceptorIndex; i >= 0; i--) {
      HandlerInterceptor interceptor = getInterceptors()[i];
      try {
         interceptor.afterCompletion(request, response, this.handler, ex);//最后调用afterCompletion方法
      }
      catch (Throwable ex2) {
         logger.error("HandlerInterceptor.afterCompletion threw exception", ex2);
      }
   }
}

通过对上述SpringMVC的源码分析，这里进行简单的梳理总结

  • SpringMVC请求的流程图中，执行了拦截器相关方法，如interceptor.preHandler()

  • 在处理SpringMVC请求时，使用到职责链模式和适配器模式

  • HandlerExecutionChain：主要负责请求拦截器的执行和请求处理，但是本身不处理请求，只是将请求分配给 链上注册处理器 执行。这是职责链实现方式，减少职责链本身与处理逻辑之间的耦合，规范了处理流程

  • HandlerExecutionChain：维护了Handlerlnterceptor的集合，可以向其中注册相应的拦截器

小结

  1. 将请求和处理分开，实现解耦，提高系统的灵活性
  2. 简化了对象，使对象不需要知道链的结构
  3. 性能会受到影响，特别是在链比较长的时候，因此需控制链中最大节点数量，一般通过在Handler中设置一个最大节点数量，在setNext()方法中判断是否已经超过阀值，超过则不允许该链建立，避免出现超长链无意识地破坏系统性能
  4. 调试不方便。采用了类似递归的方式，调试时逻辑可能比较复杂
  5. 最佳应用场景：有多个对象可以处理同一个请求时，比如：多级请求、请假 / 加薪等审批流程、Java Web 中 Tomcat 对Encoding的处理、拦截器

参考