责任链模式是一种行为设计模式，通过将多个处理对象连接成链来解耦请求的发送者和接收者，每个处理对象包含对下一个对象的引用，请求会沿链传递直至被处理或结束，该模式的核心优势在于动态组合处理流程，允许灵活增减或调整处理节点，且单一节点无需了解链的整体结构，只需关注自身逻辑与传递规则，典型应用场景包括多级审批、日志过滤或异常处理等需分步决策的系统，责任链模式通过对象间的弱耦合性提升了代码的可扩展性，但需注意避免因链过长或循环引用导致的性能问题。

在软件开发中，我们经常会遇到需要将请求传递给多个处理对象的情况，一个审批流程可能需要经过多个层级的审批，或者一个日志系统需要根据日志级别决定是否记录，在这种情况下，如何高效、灵活地组织处理逻辑，避免代码的强耦合，成为一个关键问题。责任链模式（Chain of Responsibility Pattern） 提供了一种优雅的解决方案，它允许多个对象依次处理请求,直到其中一个对象能够处理为止。

本文将详细介绍责任链模式的概念、结构、实现方式、优缺点以及实际应用场景,帮助读者深入理解并掌握这一重要的设计模式。

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责任链模式的定义

责任链模式是一种行为型设计模式，它通过构建一条处理链，将请求沿着链传递，直到某个对象能够处理该请求为止，每个处理对象（称为“处理器”或“处理者”）都包含对下一个处理对象的引用，从而形成一个链条，如果当前对象不能处理请求,它会将请求传递给下一个对象。

责任链模式的核心思想是解耦请求的发送者和接收者，使得多个对象都有机会处理请求,而不需要明确指定具体的处理者。

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责任链模式的结构

责任链模式通常包含以下几个角色：

1. Handler（抽象处理者）
   定义处理请求的接口,通常包含一个处理方法和一个设置下一个处理者的方法。

2. ConcreteHandler（具体处理者）
   实现抽象处理者的接口，负责处理请求，如果自己不能处理,则传递给下一个处理者。

3. Client（客户端）
   创建责任链,并向链的第一个处理者发起请求。

UML 类图示例

+-------------------+       +-------------------+
|     Handler       |       |  ConcreteHandlerA |
+-------------------+       +-------------------+
| + setNext(Handler)|       | + handleRequest() |
| + handleRequest() |       +-------------------+
+-------------------+               /_\
       |                           |
       |                           |
       v                           |
+-------------------+       +-------------------+
|  ConcreteHandlerB |       |  ConcreteHandlerC |
+-------------------+       +-------------------+
| + handleRequest() |       | + handleRequest() |
+-------------------+       +-------------------+

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责任链模式的实现

下面通过一个简单的示例来演示责任链模式的实现，假设我们有一个审批系统,不同级别的管理者可以审批不同金额的采购请求。

1 定义抽象处理者

public abstract class Approver {
    protected Approver nextApprover;
    public void setNextApprover(Approver nextApprover) {
        this.nextApprover = nextApprover;
    }
    public abstract void processRequest(PurchaseRequest request);
}

2 实现具体处理者

public class Manager extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest request) {
        if (request.getAmount() <= 1000) {
            System.out.println("Manager approves purchase: " + request.getDescription());
        } else if (nextApprover != null) {
            nextApprover.processRequest(request);
        }
    }
}
public class Director extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest request) {
        if (request.getAmount() <= 5000) {
            System.out.println("Director approves purchase: " + request.getDescription());
        } else if (nextApprover != null) {
            nextApprover.processRequest(request);
        }
    }
}
public class CEO extends Approver {
    @Override
    public void processRequest(PurchaseRequest request) {
        if (request.getAmount() <= 10000) {
            System.out.println("CEO approves purchase: " + request.getDescription());
        } else {
            System.out.println("Purchase request denied: amount too large.");
        }
    }
}

3 客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Approver manager = new Manager();
        Approver director = new Director();
        Approver ceo = new CEO();
        manager.setNextApprover(director);
        director.setNextApprover(ceo);
        PurchaseRequest request1 = new PurchaseRequest(800, "Office supplies");
        PurchaseRequest request2 = new PurchaseRequest(4500, "New laptop");
        PurchaseRequest request3 = new PurchaseRequest(12000, "Company car");
        manager.processRequest(request1); // Manager approves
        manager.processRequest(request2); // Director approves
        manager.processRequest(request3); // CEO denies
    }
}

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责任链模式的优缺点

优点

• 解耦请求发送者和接收者：客户端不需要知道具体由哪个对象处理请求。
• 动态调整处理链：可以灵活地增加或修改处理者。
• 符合开闭原则：新增处理者不影响现有代码。

缺点

• 请求可能未被处理：如果链中没有合适的处理者,请求可能被忽略。
• 性能问题：长链可能导致请求传递时间增加。

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责任链模式的应用场景

责任链模式适用于以下场景：

1. 多级审批流程（如采购审批、请假审批）。
2. 日志系统（不同级别的日志由不同处理器处理）。
3. 异常处理（如 try-catch 块可以看作责任链）。
4. Web 请求过滤（如 Servlet 的 FilterChain）。

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责任链模式通过构建处理链，使多个对象都有机会处理请求，从而提高了系统的灵活性和可扩展性，它特别适用于需要动态调整处理流程的场景，如审批系统、日志记录等，在使用时也需要注意避免长链带来的性能问题,并确保请求最终能够被正确处理。

掌握责任链模式，可以帮助开发者设计出更加优雅、可维护的代码结构,是软件架构设计中不可或缺的一部分。