責任鏈模式：優雅處理復雜流程的設計藝術

引言

在軟件設計中，我們經常會遇到需要按特定順序處理請求的場景。例如，一個訂單處理系統可能需要經過驗證、付款、物流安排和客戶通知等多個步驟。如果我們將這些步驟硬編碼在一個方法中，代碼將變得臃腫且難以維護。這時，責任鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）就顯示出了它的價值。

責任鏈模式是一種行為設計模式，它允許多個對象依次處理同一個請求，從而將請求的發送者與接收者解耦。本文將詳細介紹責任鏈模式的核心概念、實現方法以及適用場景。

什么是責任鏈模式？

責任鏈模式是這樣工作的：一個請求沿著一條預定義的對象鏈傳遞，直到有一個對象處理它或者請求到達鏈尾。每個處理者決定是自己處理請求還是將其傳遞給鏈中的下一個對象。

這種模式的美妙之處在于：請求的發送者不需要知道誰會處理這個請求，而每個處理者也只需要關注自己的職責，無需知道整個鏈的結構。

責任鏈模式的核心組件

抽象處理者(Handler): 定義了處理請求的接口，通常包含設置下一個處理者和處理請求的方法。
具體處理者(ConcreteHandler): 實現抽象處理者的接口，處理自己負責的請求，如果不能處理則傳遞給下一個處理者。
客戶端(Client): 創建處理者對象并組成責任鏈，然后向鏈上的第一個處理者發送請求。

類圖

下面是責任鏈模式的類圖：

責任鏈模式的實現

讓我們以一個訂單處理系統為例，說明如何實現責任鏈模式：

1. 創建訂單類

/*** 訂單類 - 包含訂單的基本信息和處理狀態*/
public class Order {private int id;                  // 訂單IDprivate double amount;           // 訂單金額private String customerName;     // 客戶名稱private boolean isValidated;     // 訂單是否已驗證private boolean isPaymentProcessed; // 支付是否已處理private boolean isDeliveryArranged; // 配送是否已安排private boolean isNotificationSent;  // 通知是否已發送/*** 訂單構造函數* @param id 訂單ID* @param amount 訂單金額* @param customerName 客戶名稱*/public Order(int id, double amount, String customerName) {this.id = id;this.amount = amount;this.customerName = customerName;this.isValidated = false;this.isPaymentProcessed = false;this.isDeliveryArranged = false;this.isNotificationSent = false;}// Getters and setterspublic int getId() {return id;}public double getAmount() {return amount;}public String getCustomerName() {return customerName;}public boolean isValidated() {return isValidated;}public void setValidated(boolean validated) {isValidated = validated;}public boolean isPaymentProcessed() {return isPaymentProcessed;}public void setPaymentProcessed(boolean paymentProcessed) {this.isPaymentProcessed = paymentProcessed;}public boolean isDeliveryArranged() {return isDeliveryArranged;}public void setDeliveryArranged(boolean deliveryArranged) {this.isDeliveryArranged = deliveryArranged;}public boolean isNotificationSent() {return isNotificationSent;}public void setNotificationSent(boolean notificationSent) {this.isNotificationSent = notificationSent;}@Overridepublic String toString() {return "Order{" +"id=" + id +", amount=" + amount +", customerName='" + customerName + '\'' +", isValidated=" + isValidated +", isPaymentProcessed=" + isPaymentProcessed +", isDeliveryArranged=" + isDeliveryArranged +", isNotificationSent=" + isNotificationSent +'}';}
}

2. 創建處理器接口

/*** 訂單處理器抽象類 - 責任鏈模式的核心* 定義了處理訂單的通用接口和設置下一個處理器的方法*/
public abstract class OrderHandler {protected OrderHandler nextHandler; // 責任鏈中的下一個處理器/*** 設置責任鏈中的下一個處理器* @param nextHandler 下一個處理器*/public void setNextHandler(OrderHandler nextHandler) {this.nextHandler = nextHandler;}/*** 處理訂單的抽象方法，由具體的處理器實現* @param order 要處理的訂單*/public abstract void handleOrder(Order order);
}

3. 實現具體的處理器類

訂單驗證處理器

/*** 訂單驗證處理器 - 責任鏈的第一環* 負責驗證訂單的基本信息是否有效*/
public class OrderValidationHandler extends OrderHandler {@Overridepublic void handleOrder(Order order) {System.out.println("OrderValidationHandler: 驗證訂單 #" + order.getId());// 驗證訂單邏輯if (order.getAmount() <= 0) {System.out.println("OrderValidationHandler: 訂單金額無效，處理終止");return; // 終止責任鏈，不再繼續處理}if (order.getCustomerName() == null || order.getCustomerName().isEmpty()) {System.out.println("OrderValidationHandler: 客戶信息無效，處理終止");return; // 終止責任鏈，不再繼續處理}// 標記為已驗證order.setValidated(true);System.out.println("OrderValidationHandler: 訂單 #" + order.getId() + " 已驗證通過");// 傳遞給下一個處理器if (nextHandler != null) {nextHandler.handleOrder(order); // 繼續責任鏈的處理流程}}
}

支付處理器

/*** 支付處理器 - 責任鏈的第二環* 負責處理訂單的支付流程*/
public class PaymentProcessHandler extends OrderHandler {@Overridepublic void handleOrder(Order order) {// 檢查訂單是否已驗證，確保責任鏈的順序性if (!order.isValidated()) {System.out.println("PaymentProcessHandler: 訂單 #" + order.getId() + " 未通過驗證，無法處理支付");return; // 前置條件不滿足，終止處理}System.out.println("PaymentProcessHandler: 處理訂單 #" + order.getId() + " 的支付，金額: " + order.getAmount());// 模擬支付處理邏輯// 這里可以加入支付網關調用等實際業務邏輯boolean paymentSuccessful = processPayment(order);if (paymentSuccessful) {order.setPaymentProcessed(true);System.out.println("PaymentProcessHandler: 訂單 #" + order.getId() + " 支付成功");// 傳遞給下一個處理器if (nextHandler != null) {nextHandler.handleOrder(order); // 繼續責任鏈的處理流程}} else {System.out.println("PaymentProcessHandler: 訂單 #" + order.getId() + " 支付失敗，處理終止");// 支付失敗，終止責任鏈}}/*** 處理支付的內部方法* @param order 要處理支付的訂單* @return 支付是否成功*/private boolean processPayment(Order order) {// 模擬支付處理// 在實際應用中，這里會調用支付網關APIreturn order.getAmount() <= 10000; // 假設10000以上的訂單需要額外審核}
}

配送安排處理器

/*** 配送安排處理器 - 責任鏈的第三環* 負責為已支付的訂單安排配送*/
public class DeliveryArrangementHandler extends OrderHandler {@Overridepublic void handleOrder(Order order) {// 檢查訂單是否已支付，確保責任鏈的順序性if (!order.isPaymentProcessed()) {System.out.println("DeliveryArrangementHandler: 訂單 #" + order.getId() + " 未完成支付，無法安排配送");return; // 前置條件不滿足，終止處理}System.out.println("DeliveryArrangementHandler: 為訂單 #" + order.getId() + " 安排配送");// 模擬配送安排邏輯arrangeDelivery(order);order.setDeliveryArranged(true);System.out.println("DeliveryArrangementHandler: 訂單 #" + order.getId() + " 已安排配送");// 傳遞給下一個處理器if (nextHandler != null) {nextHandler.handleOrder(order); // 繼續責任鏈的處理流程}}/*** 安排配送的內部方法* @param order 要安排配送的訂單*/private void arrangeDelivery(Order order) {// 模擬配送安排// 在實際應用中，這里會與物流系統對接System.out.println("DeliveryArrangementHandler: 正在為客戶 " + order.getCustomerName() + " 安排遞送服務");}
}

通知處理器

/*** 通知處理器 - 責任鏈的最后一環* 負責在訂單處理完成后發送通知給客戶*/
public class NotificationHandler extends OrderHandler {@Overridepublic void handleOrder(Order order) {// 檢查訂單是否已安排配送，確保責任鏈的順序性if (!order.isDeliveryArranged()) {System.out.println("NotificationHandler: 訂單 #" + order.getId() + " 未安排配送，無法發送通知");return; // 前置條件不滿足，終止處理}System.out.println("NotificationHandler: 發送訂單 #" + order.getId() + " 的通知");// 模擬發送通知邏輯sendNotification(order);order.setNotificationSent(true);System.out.println("NotificationHandler: 訂單 #" + order.getId() + " 的通知已發送");// 完成處理，這是責任鏈的最后一環System.out.println("訂單 #" + order.getId() + " 處理完成!");}/*** 發送通知的內部方法* @param order 要發送通知的訂單*/private void sendNotification(Order order) {// 模擬發送通知// 在實際應用中，這里會調用郵件或短信服務System.out.println("NotificationHandler: 向客戶 " + order.getCustomerName() + " 發送訂單確認通知");}
}

4. 創建客戶端測試類

/*** 訂單處理器 - 客戶端類* 負責構建和初始化責任鏈，并啟動訂單處理流程*/
public class OrderProcessor {private OrderHandler chain; // 責任鏈的起點/*** 構造函數，初始化責任鏈*/public OrderProcessor() {// 構建責任鏈buildOrderProcessingChain();}/*** 構建訂單處理責任鏈* 設定處理器的順序：驗證 -> 支付 -> 配送 -> 通知*/private void buildOrderProcessingChain() {// 創建各個處理器OrderHandler validationHandler = new OrderValidationHandler();OrderHandler paymentHandler = new PaymentProcessHandler();OrderHandler deliveryHandler = new DeliveryArrangementHandler();OrderHandler notificationHandler = new NotificationHandler();// 設置處理器鏈，定義處理順序validationHandler.setNextHandler(paymentHandler);paymentHandler.setNextHandler(deliveryHandler);deliveryHandler.setNextHandler(notificationHandler);// 設置責任鏈的起點this.chain = validationHandler;}/*** 處理訂單的方法，將訂單傳入責任鏈的起點* @param order 要處理的訂單*/public void processOrder(Order order) {System.out.println("開始處理訂單 #" + order.getId());chain.handleOrder(order); // 啟動責任鏈處理}
}

5. 主類用于運行示例

/*** 責任鏈模式演示類* 用于測試責任鏈在不同訂單場景下的行為*/
public class ChainOfResponsibilityDemo {public static void main(String[] args) {// 創建訂單處理器OrderProcessor processor = new OrderProcessor();// 測試案例1: 有效訂單 - 應該完成所有處理步驟Order validOrder = new Order(1001, 1200.50, "張三");System.out.println("=== 處理有效訂單 ===");processor.processOrder(validOrder);System.out.println("最終訂單狀態: " + validOrder);System.out.println();// 測試案例2: 金額無效的訂單 - 應在驗證階段終止Order invalidAmountOrder = new Order(1002, 0, "李四");System.out.println("=== 處理金額無效的訂單 ===");processor.processOrder(invalidAmountOrder);System.out.println("最終訂單狀態: " + invalidAmountOrder);System.out.println();// 測試案例3: 客戶信息為空的訂單 - 應在驗證階段終止Order noCustomerOrder = new Order(1003, 2500.75, "");System.out.println("=== 處理客戶信息為空的訂單 ===");processor.processOrder(noCustomerOrder);System.out.println("最終訂單狀態: " + noCustomerOrder);System.out.println();}
}