Java设计模式之责任链模式的概念、实现以及netty中的责任链模式

目录

• 1、概念相关

• 1.1、概念

• 1.2、解决了什么：

• 1.3、场景：

• 2、简单实现

• 2.1 代码

• 3. netty中的责任链模式

• 4、思考

本文先介绍了责任链模式的概念及简单实现。再贴了netty中对责任链的实现。最后总结了一点点思考。

1、概念相关

1.1、概念

责任链模式为请求创建了一个接收者对象的链，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，沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。

1.2、解决了什么：

客户只需要将请求发送到职责链上即可，无须关心请求的处理细节和请求的传递，所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。

1.3、场景：

1、有多个对象可以处理同一个请求，具体哪个对象处理该请求由运行时刻自动确定。

2、在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。

3、可动态指定一组对象处理请求。

2、简单实现

2.1 代码

注：代码中getter 和 setter都省略

定义一个请求

public class Request {

private String name;

private int days;

}

定义一个返回结果

public class Result {

private boolean agree;

public Result(boolean agree) {
this.agree = agree;
}
}

定义一个处理接口

public interface Handler {
// 每个处理器持有链，能取到链上的请求或者传递请求
Result deal(Chain chain);

interface Chain {
// 获取请求
Request request();
// 传递请求
Result proceed(Request request);
}
}

定义一个处理接口的链

public class HandlerChain implements Handler.Chain {
// 持有链要处理的请求
private Request request;
// 持有链上所有的处理器
private Queue<Handler> handlers;

public HandlerChain(Request request) {
this.request = request;
}
// 添加一个处理器
public HandlerChain addHandler(Handler handler) {
if (handlers == null) {
handlers = new LinkedList<>();
}
handlers.add(handler);
return this;
}
// 实现接口的方法- 获取请求
public Request request() {
return request;
}
// 实现接口的方法- 处理请求
public Result proceed(Request request) {
// 取队首的处理器开始请求。如果队首的处理器处理了，直接返回结果
// 如果队首的处理器选择传递请求，又会进这个proceed方法。取新的队首处理
// 为什么是传递而不是直接遍历队列，如果result = null,继续；result != null，返回呢？ 因为传递的方式，可以对request再次处理。A处理器可以做简单处理，再传递给B。
Handler handler = handlers.poll();
return handler.deal(this);
}
}

定义三个处理者

public class AHandler implements Handler{
public Result deal(Chain chain) {
Request request = chain.request();
// 只处理小于等于1的请求，大于1的请求被传递了
if (request.getDays() > 1) {
// 这里可以对request做部分处理，再传递
return chain.proceed(request);
}
System.out.println("A处理了");
return new Result(true);
}
}

public class BHandler implements Handler {
public Result deal(Chain chain) {
Request request = chain.request();
// 只处理小于等于2的请求，大于2的请求被传递了
if (request.getDays() > 2) {
return chain.proceed(request);
}
System.out.println("B处理了");
return new Result(true);
}
}

public class CHandler implements Handler {
public Result deal(Chain chain) {
Request request = chain.request();
// 只处理小于等于3的请求，大于3的请求被传递了
if (request.getDays() > 3) {
return chain.proceed(request);
}
System.out.println("C处理了");
return new Result(true);
}
}

测试

public class Test {

public static void main(String[] args) {
// new 一个链，往链上添加处理器
Request request1 = new Request("hhy", 3);
HandlerChain chains = new HandlerChain(request1).addHandler(new AHandler()).addHandler(new BHandler()).addHandler(new CHandler());
Result result1 = chains.proceed(request1);
System.out.println("结果：" + result1.isAgree());

}
}

结果

传入3：
返回：
C处理了
结果：true

传入2：
返回：
B处理了
结果：true

传入1：
返回：
A处理了
结果：true

3. netty中的责任链模式

用过netty的同学看到下面这个代码应该很熟悉了，非常简单netty客户端，创建连接，设置编解码器,发送请求。

public static void main(String[] args) {
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
NioSocketChannel channel = new NioSocketChannel();
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
bootstrap.group(group).option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true);
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getByName(httpRequest.host), httpRequest.port);
group.register(channel);
channel.connect(address).sync();
channel.pipeline().addLast("http-decoder", new HttpResponseDecoder());
channel.pipeline().addLast("http-encoder", new HttpRequestEncoder());
channel.pipeline().addLast("http-client", new HttpHandler(HttpClient.this));
channel.writeAndFlush(httpRequest);
}

通过我们上面的例子，不难猜测到 channel.pipeline() 应该就是一个链，持有了channel上所有的处理器。pipeline()方法返回一个ChannelPipeline接口，我们直接看它的实现类

public class DefaultChannelPipeline implements ChannelPipeline {
final AbstractChannelHandlerContext head;
final AbstractChannelHandlerContext tail;

@Override
public final ChannelPipeline addLast(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler) {
final AbstractChannelHandlerContext newCtx;
synchronized (this) {
checkMultiplicity(handler);
// 把handler封装成AbstractChannelHandlerContext
newCtx = newContext(group, filterName(name, handler), handler);
// 调用了 addLast0方法
addLast0(newCtx);
...
}
callHandlerAdded0(newCtx);
return this;
}

private void addLast0(AbstractChannelHandlerContext newCtx) {
// 把新加入的处理器设置成尾部的前驱，原尾部的前驱设置成新处理器的后继
AbstractChannelHandlerContext prev = tail.prev;
newCtx.prev = prev;
newCtx.next = tail;
prev.next = newCtx;
tail.prev = newCtx;
}
}

通过addLast0, 我们看到DefaultChannelPipeline使用了链表的形式存储了处理器。

继续看这个类的其他方法

public class DefaultChannelPipeline implements ChannelPipeline {
...
@Override
public final Channel channel() {
return channel;
}

@Override
public final ChannelPipeline fireChannelActive() {
AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelActive(head);
return this;
}
...
}

返回当前的channel，处理channel上的事件。（就类似于我们上面的链里面有getRequest()，proceed()方法 ）

继续跟踪invokeChannelActive方法

abstract class AbstractChannelHandlerContext implements ChannelHandlerContext, ResourceLeakHint {
static void invokeChannelActive(final AbstractChannelHandlerContext next) {
EventExecutor executor = next.executor();
if (executor.inEventLoop()) {
 next.invokeChannelActive();
} else {
 executor.execute(new Runnable() {
 @Override
 public void run() {
  next.invokeChannelActive();
 }
 });
}
}
// 调用了invokeChannelActive

private void invokeChannelActive() {
// 判断是不是要处理
if (invokeHandler()) {
 try {
 // 处理
 ((ChannelInboundHandler) handler()).channelActive(this);
 } catch (Throwable t) {
 invokeExceptionCaught(t);
 }
} else {
 // 事件传递
 fireChannelActive();
}
}

@Override
public ChannelHandlerContext fireChannelActive() {
// 执行前需要先找到一个合适的处理器 invokeChannelActive
invokeChannelActive(findContextInbound(MASK_CHANNEL_ACTIVE));
return this;
}

private AbstractChannelHandlerContext findContextInbound(int mask) {
AbstractChannelHandlerContext ctx = this;
EventExecutor currentExecutor = executor();
do {
 // 循环，找到一个合适的处理器并返回
 ctx = ctx.next;
} while (skipContext(ctx, currentExecutor, mask, MASK_ONLY_INBOUND));
return ctx;
}
}

其实看到这，这个链已经非常的明显了。 pipline持有处理器，AbstractChannelHandlerContext做了一些封装，使得链上的处理器能对事件进行传递和处理。

最后再看下handler的实现类

public class ChannelInboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelInboundHandler {
......
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.fireChannelActive();
}
......
}

以这个ChannelInboundHandlerAdapter为例，在channel收到激活事件通知的时候，它调用了ctx.fireChannelActive();方法传递了事件。ctx是ChannelHandlerContext类型，很熟悉，它是个接口，我们上面看到的AbstractChannelHandlerContext是它的实现类。就这样，一个激活事件就在链上传递了起来。而链上的处理器就是我们最初始的测试方法里面addLast进去的。

4、思考

在netty中，事件在责任链中有序传播，事件处理器可以处理自己关心的功能，可以拦截，也可以继续传播（向前或向后）事件。上层的业务只需要关心自己的逻辑。整个架构层次分明。

OA系统的工作流 似乎也特别适合责任链模式，正如我们一开始的例子，不同人审批不同的时长的假期。

对于代码里某些冗长的if else ，是不是也有改造成责任链的可能？

if (通过第一关) {
    进入第二关
    if (通过第二关) {
        进入第三关
        ...
    }
}

改成通过第一关后传递事件，反之结束。这期间还可以灵活的做跳跃，得到某个奖励，直接跳到第三关。如果要添加第四关，也比if else灵活的多。

当然并不是if else 都适合改造成责任链模式，还是要具体的业务及效率上综合考虑。个人觉得在流程上有顺序依赖的，非常适合。

[1] https://www.runoob.com/design-pattern/chain-of-responsibility-pattern.html

[2] www.jb51.net/article/202504.htm

来源：https://blog.csdn.net/hhy107107/article/details/107526126