职责链模式

引言

在软件系统中，当请求需要多级审批（如报销流程）或动态路由（如HTTP中间件）时，硬编码处理逻辑会导致代码臃肿和可扩展性差。职责链模式通过将处理对象连成链条，实现请求的自动化传递与按需处理，成为解耦请求与处理的经典解决方案。

诞生背景

GoF在《设计模式》中提出职责链模式，解决三大痛点：

• 处理逻辑僵化：新增处理步骤需修改核心代码（如风控系统增加新规则）
• 请求发送者臃肿：客户端需显式调用所有处理器（如订单状态机调用10+校验器）
• 动态路由缺失：无法运行时调整处理流程（如日志过滤链动态开关）

演进过程

• GoF基础（1994）：确立处理器链与传递机制
• Web框架演进：HTTP中间件链（Express.js的next()，Spring Interceptor）
• 现代应用：微服务网关的过滤器链（Spring Cloud Gateway）

核心概念

• 抽象处理器（Handler）：定义处理接口与后继链设置方法
• 具体处理器（Concrete Handler）：实现请求处理逻辑与传递机制
• 客户端（Client）：初始化处理链并提交请求

通用实现

Java 实现

// 抽象处理器
abstract class Handler {
    protected Handler next;
    
    public void setNext(Handler next) {
        this.next = next;
    }
    
    public abstract void handleRequest(int request);
}

// 具体处理器：级别1
class ConcreteHandler1 extends Handler {
    public void handleRequest(int request) {
        if (request <= 10) {
            System.out.println("Handler1 processed: " + request);
        } else if (next != null) {
            next.handleRequest(request); // 传递请求
        }
    }
}

// 具体处理器：级别2
class ConcreteHandler2 extends Handler {
    public void handleRequest(int request) {
        if (request <= 20) {
            System.out.println("Handler2 processed: " + request);
        } else if (next != null) {
            next.handleRequest(request);
        }
    }
}

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Handler chain = new ConcreteHandler1();
        chain.setNext(new ConcreteHandler2());
        
        chain.handleRequest(5);  // Handler1处理
        chain.handleRequest(15); // Handler2处理
    }
}

PHP 实现

// 抽象处理器
abstract class Handler {
    protected ?Handler $next = null;
    
    public function setNext(Handler $next): void {
        $this->next = $next;
    }
    
    abstract public function handleRequest(int $request): void;
}

// 具体处理器：日志过滤器
class LogFilter extends Handler {
    public function handleRequest(int $request): void {
        if ($request > 100) {
            echo "LogFilter: Request too large\n";
        } else if ($this->next) {
            $this->next->handleRequest($request);
        }
    }
}

// 具体处理器：权限校验
class AuthHandler extends Handler {
    public function handleRequest(int $request): void {
        if ($request < 0) {
            echo "AuthHandler: Invalid request\n";
        } else if ($this->next) {
            $this->next->handleRequest($request);
        }
    }
}

// 客户端
$chain = new LogFilter();
$chain->setNext(new AuthHandler());

$chain->handleRequest(50); // 通过所有处理器
$chain->handleRequest(150); // LogFilter拦截

应用场景

• 多级审批系统：报销流程（员工→经理→财务）
• 请求过滤链：Web中间件（鉴权→日志→缓存）
• 异常处理：错误捕获链（业务异常→系统异常→全局兜底）
• 游戏事件处理：伤害计算链（防御减免→暴击判定）

案例：订单风控系统

Java 实现

// 风控处理器基类
abstract class RiskHandler {
    protected RiskHandler next;
    public void setNext(RiskHandler next) { this.next = next; }
    public abstract void check(Order order);
}

// 具体处理器：黑名单校验
class BlacklistHandler extends RiskHandler {
    public void check(Order order) {
        if (order.user.isBlacklisted()) {
            System.out.println("BLOCKED: User in blacklist");
        } else if (next != null) {
            next.check(order); // 传递订单
        }
    }
}

// 具体处理器：金额校验
class AmountHandler extends RiskHandler {
    public void check(Order order) {
        if (order.amount > 10000) {
            System.out.println("ALERT: Large amount order");
        } else if (next != null) {
            next.check(order);
        }
    }
}

// 客户端使用
RiskHandler chain = new BlacklistHandler();
chain.setNext(new AmountHandler());
chain.check(order); // 自动触发风控链

PHP 实现

// 抽象日志处理器
abstract class LogHandler {
    protected ?LogHandler $next = null;
    public function setNext(LogHandler $next): void {
        $this->next = $next;
    }
    abstract public function process(string $log): void;
}

// 具体处理器：错误日志
class ErrorHandler extends LogHandler {
    public function process(string $log): void {
        if (str_contains($log, "ERROR")) {
            echo "Error logged to file\n";
        } else if ($this->next) {
            $this->next->process($log);
        }
    }
}

// 具体处理器：调试日志
class DebugHandler extends LogHandler {
    public function process(string $log): void {
        if (str_contains($log, "DEBUG")) {
            echo "Debug info sent to console\n";
        } else if ($this->next) {
            $this->next->process($log);
        }
    }
}

// 客户端
$chain = new ErrorHandler();
$chain->setNext(new DebugHandler());
$chain->process("DEBUG: User logged in"); // 触发DebugHandler

优点

• 动态解耦：新增处理器无需修改客户端
• 灵活扩展：运行时动态调整处理链顺序
• 单一职责：每个处理器专注独立逻辑
• 请求路由：自动选择匹配的处理者

缺点

• 性能风险：长链导致请求传递开销
• 调试困难：请求在链中“隐身”传递
• 循环依赖：链配置错误引发死循环
• 处理不确定性：请求可能未被任何处理器消费

扩展

• 中断机制：处理器可中断传递（如Spring MVC拦截器返回false）
• 双向链条：支持请求反向传递（如异常处理链）
• 链工厂模式：封装复杂链的构建过程
• 异步职责链：处理器异步消费请求（如Akka Actor模型）

模式协作

• 与组合模式：构建树形处理链（如XML解析器）
• 与命令模式：将请求封装为可传递对象
• 与装饰器模式：动态增强处理器能力
• 与观察者模式：实现事件广播链（如Spring事件机制）

延伸思考

• 微服务治理：API网关路由链（鉴权→限流→熔断）
• 前端应用：表单校验链（必填项→格式校验→异步验证）
• 性能优化：
  • 短路处理（如校验失败立即终止）
  • 并行执行链（如ForkJoinPool拆分任务）
• 反模式警示：避免构建“神链”（超过10个处理器的超长链）

总结

职责链模式是动态路由的编织者，通过解耦请求发送与处理逻辑，实现“流水线式”的请求处理。其核心价值在于：灵活可扩展的流程编排与优雅的责任分离。在中间件系统、审批工作流等场景中，职责链模式能显著提升系统可维护性，成为行为设计模式中的“流程引擎”。