Java通俗易懂系列設(shè)計模式之責任鏈模式

更新時間：2021年04月23日 09:57:47 作者：JaJian

這篇文章主要介紹了Java通俗易懂系列設(shè)計模式之責任鏈模式，對設(shè)計模式感興趣的同學(xué)，一定要看一下

概述

責任鏈設(shè)計模式是行為設(shè)計模式之一。

責任鏈模式用于在軟件設(shè)計中實現(xiàn)松散耦合，其中來自客戶端的請求被傳遞到對象鏈以處理它們。然后鏈中的對象將自己決定誰將處理請求以及是否需要將請求發(fā)送到鏈中的下一個對象。

JDK中的責任鏈模式示例

讓我們看一下JDK中責任鏈模式的例子，然后我們將繼續(xù)實現(xiàn)這種模式的真實例子。我們知道在try-catch塊代碼中我們可以有多個catch塊。這里每個catch塊都是處理該特定異常的處理器。

因此當try塊中發(fā)生任何異常時，它會發(fā)送到第一個catch塊進行處理。如果catch塊無法處理它，它會將請求轉(zhuǎn)發(fā)到鏈中的下一個對象，即下一個catch塊。如果即使最后一個catch塊也無法處理它，那么異常將被拋出鏈接到調(diào)用程序。

責任鏈設(shè)計模式示例

責任鏈模式的一個很好的例子是ATM分配機器。用戶按照定義的貨幣賬單輸入要分配的金額和機器分配金額，例如50美元，20美元，10美元等。
如果用戶輸入的數(shù)量不是10的倍數(shù)，則會引發(fā)錯誤。我們將使用Chain of Responsibility模式來實現(xiàn)此解決方案。鏈將以與下圖相同的順序處理請求。

請注意，我們可以在單應(yīng)用程序中輕松實現(xiàn)此解決方案，但隨后復(fù)雜性將增加，解決方案將緊密耦合。因此，我們將創(chuàng)建一系列分配系統(tǒng)，以分配50美元，20美元和10美元的賬單。

責任鏈設(shè)計模式 - 基類和接口

我們可以創(chuàng)建一個類Currency來存儲分配和鏈實現(xiàn)使用的數(shù)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;
	}
}

基接口應(yīng)該有一個方法來定義鏈中的下一個處理器以及處理請求的方法。我們的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);
}

責任鏈模式 - 鏈實現(xiàn)

我們需要創(chuàng)建不同的處理器類來實現(xiàn)DispenseChain接口并提供分配方法的實現(xiàn)。由于我們正在開發(fā)我們的系統(tǒng)以使用三種類型的貨幣賬單--50美元，20美元和10美元，我們將創(chuàng)建三個具體實施。
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);
		}
	}

}

這里要注意的重點是分配方法的實施。您會注意到每個實現(xiàn)都在嘗試處理請求，并且根據(jù)數(shù)量，它可能會處理部分或全部部分。
如果其中一個鏈不能完全處理它，它會將請求發(fā)送到鏈中的下一個處理器以處理剩余的請求。如果處理器無法處理任何內(nèi)容，它只會將相同的請求轉(zhuǎn)發(fā)到下一個鏈。

責任鏈設(shè)計模式 - 創(chuàng)建鏈

這是非常重要的一步，我們應(yīng)該仔細創(chuàng)建鏈，否則處理器可能根本沒有得到任何請求。例如，在我們的實現(xiàn)中，如果我們將第一個處理器鏈保持為Dollar10Dispenser然后Dollar20Dispenser，那么請求將永遠不會被轉(zhuǎn)發(fā)到第二個處理器，并且鏈將變得無用。

這是我們的ATM Dispenser實現(xiàn)，用于處理用戶請求的數(shù)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));
		}

	}

}

當我們運行上面的應(yīng)用程序時，我們得到如下的輸出。

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

15

責任鏈設(shè)計模式類圖

我們的ATM分配示例的責任鏈設(shè)計模式實現(xiàn)如下圖所示。

責任鏈設(shè)計模式重點

客戶端不知道鏈的哪個部分將處理請求，它將把請求發(fā)送到鏈中的第一個對象。例如，在我們的程序中，ATMDispenseChain不知道誰在處理分配輸入金額的請求。
鏈中的每個對象都有自己的實現(xiàn)來處理請求，全部或部分或?qū)⑵浒l(fā)送到鏈中的下一個對象。
鏈中的每個對象都應(yīng)該引用鏈中的下一個對象來轉(zhuǎn)發(fā)請求，它由java組成。
仔細創(chuàng)建鏈非常重要，否則可能會出現(xiàn)請求永遠不會轉(zhuǎn)發(fā)到特定處理器或鏈中沒有能夠處理請求的對象的情況。在我的實現(xiàn)中，我添加了對用戶輸入數(shù)量的檢查，以確保它被所有處理器完全處理，但是如果請求到達最后一個對象并且鏈中沒有其他對象，我們可能不檢查它并拋出異常將請求轉(zhuǎn)發(fā)給。這是一個設(shè)計決定。
責任鏈設(shè)計模式很好地實現(xiàn)了失去耦合，但如果大多數(shù)代碼在所有實現(xiàn)中都很常見，那么它會帶來很多實現(xiàn)類和維護問題的權(quán)衡。