责任链模式的实际应用场景解析-duidaima 堆代码

责任链模式的实际应用场景解析

发布于 2个月前
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醉笑依戏语
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背景
随着业务的发展，首页的弹窗越来越多，隐私政策弹窗，广告弹窗，好评弹窗，应用内更新弹窗等等。并且弹框显示还有要求，比如：
.用户本次使用app，只能显示一个弹框，毕竟谁都不愿意打开app就看到一堆弹框
.这些弹框有优先级：如隐私政策弹窗优先级肯定比好评弹窗高，所以希望优先级高的优先显示
.广告弹框只展示一次
等等

如何优雅的处理这个逻辑呢？请出我们的主角：责任链模式。
责任链模式
举个栗子🌰
一位男性在结婚之前有事要和父母请示，结婚之后要请示妻子，老了之后就要和孩子们商量。作为决策者的父母、妻子或孩子，只有两种选择：要不承担起责任来，允许或不允许相应的请求；要不就让他请示下一个人，下面来看如何通过程序来实现整个流程。

先看一下类图：

类图非常简单，IHandler上三个决策对象的接口。

//决策对象的接口
public interface IHandler {
    //处理请求
    void HandleMessage(IMan man);
}
//堆代码 duidaima.com
//决策对象：父母
public class Parent implements IHandler {
    @Override
    public void HandleMessage(IMan man) {
        System.out.println("孩子向父母的请求是：" + man.getRequest());
        System.out.println("父母的回答是：同意");
    }
}

//决策对象：妻子
public class Wife implements IHandler {
    @Override
    public void HandleMessage(IMan man) {
        System.out.println("丈夫向妻子的请求是:" + man.getRequest());
        System.out.println("妻子的回答是:同意");
    }
}

//决策对象：孩子
public class Children implements IHandler{
    @Override
    public void HandleMessage(IMan man) {
        System.out.println("父亲向孩子的请求是:" + man.getRequest());
        System.out.println("孩子的回答是:同意");
    }
}

IMan上男性的接口：

public interface IMan {
    int getType(); //获取个人状况
    String getRequest(); //获取个人请示（这里就简单的用String）
}

//具体男性对象
public class Man implements IMan {
    /**
     * 通过一个int类型去描述男性的个人状况
     * 0--幼年
     * 1--成年
     * 2--年迈
     */
    private int mType = 0;
    //请求
    private String mRequest = "";

    public Man(int type, String request) {
        this.mType = type;
        this.mRequest = request;
    }

    @Override
    public int getType() {
        return mType;
    }

    @Override
    public String getRequest() {
        return mRequest;
    }
}

最后我们看下一下场景类：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //随机生成几个man
        Random random = new Random();
        ArrayList<IMan> manList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            manList.add(new Man(random.nextInt(3), "5块零花钱"));
        }
        //定义三个请示对象
        IHandler parent = new Parent();
        IHandler wife = new Wife();
        IHandler children = new Children();
        //处理请求
        for (IMan man: manList) {
            switch (man.getType()) {
                case 0:
                    System.out.println("--------孩子向父母发起请求-------");
                    parent.HandleMessage(man);
                    break;
                case 1:
                    System.out.println("--------丈夫向妻子发起请求-------");
                    wife.HandleMessage(man);
                    break;
                case 2:
                    System.out.println("--------父亲向孩子发起请求-------");
                    children.HandleMessage(man);
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
}

首先是通过随机方法产生了5个男性的对象，然后看他们是如何就要5块零花钱这件事去请示的，运行结果如下所示：

--------丈夫向妻子发起请求-------
丈夫向妻子的请求是:5块零花钱
妻子的回答是:同意
--------丈夫向妻子发起请求-------
丈夫向妻子的请求是:5块零花钱
妻子的回答是:同意
--------父亲向孩子发起请求-------
父亲向孩子的请求是:5块零花钱
孩子的回答是:同意
--------孩子向父母发起请求-------
孩子向父母的请求是：5块零花钱
父母的回答是：同意
--------丈夫向妻子发起请求-------
丈夫向妻子的请求是:5块零花钱
妻子的回答是:同意

发没发现上述的代码是不是有点不舒服，有点别扭，有点想重构它的感觉？那就对了！这段代码有以下几个问题：

1.职责界定不清
对孩子提出的请示，应该在父母类中做出决定，父母有责任、有义务处理孩子的请示，因此Parent类应该是知道孩子的请求自己处理，而不是在Client类中进行组装出来，也就是说原本应该是父亲这个类做的事情抛给了其他类进行处理，不应该是这样的。

2.代码臃肿
我们在Client类中写了if...else的判断条件，而且能随着能处理该类型的请示人员越多， if...else的判断就越多，想想看，臃肿的条件判断还怎么有可读性？！

3.耦合过重
这是什么意思呢，我们要根据Man的type来决定使用IHandler的那个实现类来处理请求。有一个问题是：如果IHandler的实现类继续扩展怎么办？修改Client类？与开闭原则违背了！

4.异常情况欠考虑

丈夫只能向妻子请示吗？丈夫向自己的父母请示了，父母应该做何处理？我们的程序上可没有体现出来，逻辑失败了！

既然有这么多的问题，那我们要想办法来解决这些问题，我们先来分析一下需求，男性提出一个请示，必然要获得一个答复，甭管是同意还是不同意，总之是要一个答复的，而且这个答复是唯一的，不能说是父母作出一个决断，而妻子也作出了一个决断，也即是请示传递出去，必然有一个唯一的处理人给出唯一的答复，OK，分析完毕，收工!

重新设计，我们可以抽象成这样一个结构，男性的请求先发送到父亲，父母一看是自己要处理的，就作出回应处理，如果男性已经结婚了，那就要把这个请求转发到妻子来处理，如果男性已经年迈，那就由孩子来处理这个请求，类似于如图所示的顺序处理图。

父母、妻子、孩子每个节点有两个选择：要么承担责任，做出回应；要么把请求转发到后序环节。结构分析得已经很清楚了，那我们看怎么来实现这个功能，类图重新修正，如图：

从类图上看，三个实现类Parent、Wife、Children只要实现构造函数和父类中的抽象方法 response就可以了，具体由谁处理男性提出的请求，都已经转移到了Handler抽象类中，我们来看Handler怎么实现:

public abstract class Handler {
    //处理级别
    public static final int PARENT_LEVEL_REQUEST = 0; //父母级别
    public static final int WIFE_LEVEL_REQUEST = 1; //妻子级别
    public static final int CHILDREN_LEVEL_REQUEST = 2;//孩子级别

    private Handler mNextHandler;//下一个责任人

    protected abstract int getHandleLevel();//具体责任人的处理级别

    protected abstract void response(IMan man);//具体责任人给出的回应

    public final void HandleMessage(IMan man) {
        if (man.getType() == getHandleLevel()) {
            response(man);//当前责任人可以处理
        } else {
            //当前责任人不能处理，如果有后续处理人，将请求往后传递
            if (mNextHandler != null) {
                mNextHandler.HandleMessage(man);
            } else {
                System.out.println("-----没有人可以请示了，不同意该请求-----");
            }
        }
    }

    public void setNext(Handler next) {
        this.mNextHandler = next;
    }
}

再看一下具体责任人的实现：Parent、Wife、Children

public class Parent extends Handler{

    @Override
    protected int getHandleLevel() {
        return Handler.PARENT_LEVEL_REQUEST;
    }

    @Override
    protected void response(IMan man) {
        System.out.println("----------孩子向父母提出请示----------");
        System.out.println(man.getRequest());
        System.out.println("父母的回答是：同意");
    }
}

public class Wife extends Handler{
    @Override
    protected int getHandleLevel() {
        return Handler.WIFE_LEVEL_REQUEST;
    }

    @Override
    protected void response(IMan man) {
        System.out.println("----------丈夫向妻子提出请示----------");
        System.out.println(man.getRequest());
        System.out.println("妻子的回答是：同意");
    }
}

public class Children extends Handler{
    @Override
    protected int getHandleLevel() {
        return Handler.CHILDREN_LEVEL_REQUEST;
    }

    @Override
    protected void response(IMan man) {
        System.out.println("----------父亲向孩子提出请示----------");
        System.out.println(man.getRequest());
        System.out.println("孩子的回答是：同意");
    }
}

那么再看一下场景复现：在Client中设置请求的传递顺序，先向父母请示，不是父母应该解决的问题，则由父母传递到妻子类解决，若不是妻子类解决的问题则传递到孩子类解决，最终的结果必然有一个返回，其运行结果如下所示:

----------孩子向父母提出请示----------
15块零花钱
父母的回答是：同意
----------丈夫向妻子提出请示----------
15块零花钱
妻子的回答是：同意
----------父亲向孩子提出请示----------
15块零花钱
孩子的回答是：同意
----------丈夫向妻子提出请示----------
15块零花钱
妻子的回答是：同意
----------父亲向孩子提出请示----------
15块零花钱
孩子的回答是：同意

结果也正确，业务调用类Client也不用去做判断到底是需要谁去处理，而且Handler抽象类的子类可以继续增加下去，只需要扩展传递链而已，调用类可以不用了解变化过程，甚至是谁在处理这个请求都不用知道。在这种模式就是责任链模式。
定义

Avoid coupling the sender of a request to its receiver by giving more than one object a chance to handle the request.Chain the receiving objects and pass the request along the chain until an object handles it.（使多个对象都有机会处理请求，从而避免了请求的发送者和接受者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有对象处理它为止。）责任链模式的重点是在“链”上，由一条链去处理相似的请求在链中决定谁来处理这个请求，并返回相应的结果，其通用类图如图所示

最后总结一下，责任链的模版：包含四个对象，Handler，Request，Level，Response：

public class Request {
    //请求的等级
    public Level getRequestLevel(){
        return null;
    }
}

public class Level {
    //请求级别
}


public class Response {
   //处理者返回的数据
}

//抽象处理者
public abstract class Handler {
    private Handler mNextHandler;

    //每个处理者都必须对请求做出处理
    public final Response handleMessage(Request request) {
        Response response = null;
        if (getHandlerLevel().equals(request.getRequestLevel())) {
            //是自己处理的级别，自己处理
            response = echo(request);
        } else {
            //不是自己处理的级别，交给下一个处理者
            if (mNextHandler != null) {
                response = mNextHandler.echo(request);
            } else {
                //没有处理者能处理，业务自行处理
            }
        }
        return response;
    }

    public void setNext(Handler next) {
        this.mNextHandler = next;
    }

    @NotNull
    protected abstract Level getHandlerLevel();

    protected abstract Response echo(Request request);
}

实际应用
我们回到开篇的问题：如何设计弹框的责任链？

//抽象处理者
abstract class AbsDialog(private val context: Context) {
    private var nextDialog: AbsDialog? = null
    
    //优先级
    abstract fun getPriority(): Int

    //是否需要展示
    abstract fun needShownDialog(): Boolean

    fun setNextDialog(dialog: AbsDialog?) {
        nextDialog = dialog
    }

    open fun showDialog() {
        //这里的逻辑，我们就简单点，具体逻辑根据业务而定
        if (needShownDialog()) {
            show()
        } else {
            nextDialog?.showDialog()
        }
    }

    protected abstract fun show()
    
    // Sp存储， 记录是否已经展示过
    open fun needShow(key: String): Boolean {
        val sp: SharedPreferences = context.getSharedPreferences(SP_NAME, Context.MODE_PRIVATE)
        return sp.getBoolean(key, true)
    }

    open fun setShown(key: String, show: Boolean) {
        val sp: SharedPreferences = context.getSharedPreferences(SP_NAME, Context.MODE_PRIVATE)
        sp.edit().putBoolean(key, !show).apply()
    }

    companion object {
        const val LOG_TAG = "Dialog"
        const val SP_NAME = "dialog"
        const val POLICY_DIALOG_KEY = "policy_dialog"
        const val AD_DIALOG_KEY = "ad_dialog"
        const val PRAISE_DIALOG_KEY = "praise_dialog"
    }
}

/**
 * 模拟 隐私政策弹窗
 * */
class PolicyDialog(context: Context) : AbsDialog(context) {
    override fun getPriority(): Int = 0

    override fun needShownDialog(): Boolean {
        // 这里可以根据业务逻辑判断是否需要显示弹窗，如接口控制等等
        // 这里通过Sp存储来模拟
        return needShow(POLICY_DIALOG_KEY)
    }

    override fun show() {
        Log.d(LOG_TAG, "显示隐私政策弹窗")
        setShown(POLICY_DIALOG_KEY, true) //记录已经显示过
    }
}

/**
 * 模拟 广告弹窗
 * */
class AdDialog(private val context: Context) : AbsDialog(context) {
    private val ad = DialogData(1, "XX广告弹窗") // 模拟广告数据

    override fun getPriority(): Int = 1

    override fun needShownDialog(): Boolean {
        // 广告数据通过接口获取，广告id应该是唯一的，所以根据id保持sp
        return needShow(AD_DIALOG_KEY + ad.id)
    }

    override fun show() {
        Log.d(LOG_TAG, "显示广告弹窗:${ad.name}")
        setShown(AD_DIALOG_KEY + ad.id, true)
    }
}

/**
 * 模拟 好评弹窗
 * */
class PraiseDialog(context: Context) : AbsDialog(context) {
    override fun getPriority(): Int = 2

    override fun needShownDialog(): Boolean {
        // 这里可以根据业务逻辑判断是否需要显示弹窗，如用户使用7天等
        // 这里通过Sp存储来模拟
        return needShow(PRAISE_DIALOG_KEY)
    }

    override fun show() {
        Log.d(LOG_TAG, "显示好评弹窗")
        setShown(PRAISE_DIALOG_KEY, true)
    }
}

//模拟打开app
val dialogs = mutableListOf<AbsDialog>()
dialogs.add(PolicyDialog(this))
dialogs.add(PraiseDialog(this))
dialogs.add(AdDialog(this))
//根据优先级排序
dialogs.sortBy { it.getPriority() }
//创建链条
for (i in 0 until dialogs.size - 1) {
    dialogs[i].setNextDialog(dialogs[i + 1])
}
dialogs[0].showDialog()

第一次打开

第二次打开

第三次打开

总结：
优点
责任链模式非常显著的优点是将请求和处理分开。请求者可以不用知道是谁处理的，处理者可以不用知道请求的全貌，两者解耦，提高系统的灵活性。

缺点
责任链有两个非常显著的缺点：一是性能问题，每个请求都是从链头遍历到链尾，特别是在链比较长的时候，性能是一个非常大的问题。二是调试不很方便，特别是链条比较长，环节比较多的时候，由于采用了类似递归的方式，调试的时候逻辑可能比较复杂。

注意事项
链中节点数量需要控制，避免出现超长链的情况，一般的做法是在Handler中设置一个最大节点数量，在setNext方法中判断是否已经是超过其阈值，超过则不允许该链建立，避免无意识地破坏系统性能。

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