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C#设计模式系列(21)-责任链模式

这里先给大家普及一下,责任链模式是一种设计模式。在责任链模式里,很多对象由每一个对象对其下家的引用而连接起来形成一条链。请求在这个链上传递,直到链上的某一个对象决定处理此请求。发出这个请求的客户端并不知道链上的哪一个对象最终处理这个请求,这使得系统可以在不影响客户端的情况下动态地重新组织和分配责任。

一、引言

在现实生活中,有很多请求并不是一个人说了就算的,例如面试时的工资,低于1万的薪水可能技术经理就可以决定了,但是1万~1万5的薪水可能技术经理就没这个权利批准,可能就需要请求技术总监的批准,所以在面试的完后,经常会有面试官说,你这个薪水我这边觉得你这技术可以拿这个薪水的,但是还需要技术总监的批准等的话。这个例子也就诠释了本文要介绍的内容。生活中的这个例子真是应用了责任链模式。

二、责任链模式介绍

2.1 责任链模式的定义

从生活中的例子可以发现,某个请求可能需要几个人的审批,即使技术经理审批完了,还需要上一级的审批。这样的例子,还有公司中的请假,少于3天的,直属Leader就可以批准,3天到7天之内就需要项目经理批准,多余7天的就需要技术总监的批准了。介绍了这么多生活中责任链模式的例子的,下面具体给出面向对象中责任链模式的定义。

责任链模式指的是——某个请求需要多个对象进行处理,从而避免请求的发送者和接收之间的耦合关系。将这些对象连成一条链子,并沿着这条链子传递该请求,直到有对象处理它为止。

2.2 责任链模式的结构图

从责任链模式的定义可以发现,责任链模式涉及的对象只有处理者角色,但由于有多个处理者,它们具有共同的处理请求的方法,所以这里抽象出一个抽象处理者角色进行代码复用。这样分析下来,责任链模式的结构图也就不言而喻了,具体结构图如下所示。

设计模式

主要涉及两个角色:

  1. 抽象处理者角色(Handler):定义出一个处理请求的接口。这个接口通常由接口或抽象类来实现。
  2. 具体处理者角色(ConcreteHandler):具体处理者接受到请求后,可以选择将该请求处理掉,或者将请求传给下一个处理者。因此,每个具体处理者需要保存下一个处理者的引用,以便把请求传递下去。

csharp
2.3 责任链模式的实现

有了上面的介绍,下面以公司采购东西为例子来实现责任链模式。公司规定,采购架构总价在1万之内,经理级别的人批准即可,总价大于1万小于2万5的则还需要副总进行批准,总价大于2万5小于10万的需要还需要总经理批准,而大于总价大于10万的则需要组织一个会议进行讨论。对于这样一个需求,最直观的方法就是设计一个方法,参数是采购的总价,然后在这个方法内对价格进行调整判断,然后针对不同的条件交给不同级别的人去处理,这样确实可以解决问题,但这样一来,我们就需要多重if-else语句来进行判断,但当加入一个新的条件范围时,我们又不得不去修改原来设计的方法来再添加一个条件判断,这样的设计显然违背了“开-闭”原则。这时候,可以采用责任链模式来解决这样的问题。具体实现代码如下所示。

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namespace ChainofResponsibility
{
 
// 采购请求
    public class PurchaseRequest
    {
 
// 金额
        public double Amount { get; set; }
 
// 产品名字
        public string ProductName { get; set; }
        public PurchaseRequest(double amount, string productName)
        {
            Amount = amount;
            ProductName = productName;
        }
    }
 
 
// 审批人,Handler
    public abstract class Approver
    {
        public Approver NextApprover { get; set; }
        public string Name { get; set; }
        public Approver(string name)
        {
            this.Name = name;
        }
        public abstract void ProcessRequest(PurchaseRequest request);
    }
 
 
// ConcreteHandler
    public class Manager : Approver
    {
        public Manager(string name)
            : base(name)
        { }
 
        public override void ProcessRequest(PurchaseRequest request)
        {
            if (request.Amount < 10000.0)
            {
                Console.WriteLine("{0}-{1} approved the request of purshing {2}", this, Name, request.ProductName);
            }
            else if (NextApprover != null)
            {
                NextApprover.ProcessRequest(request);
            }
        }
    }
 
 
// ConcreteHandler,副总
    public class VicePresident : Approver
    {
        public VicePresident(string name)
            : base(name)
        { 
        }
        public override void ProcessRequest(PurchaseRequest request)
        {
            if (request.Amount < 25000.0)
            {
                Console.WriteLine("{0}-{1} approved the request of purshing {2}", this, Name, request.ProductName);
            }
            else if (NextApprover != null)
            {
                NextApprover.ProcessRequest(request);
            }
        }
    }
 
 
// ConcreteHandler,总经理
    public class President :Approver
    {
        public President(string name)
            : base(name)
        { }
        public override void ProcessRequest(PurchaseRequest request)
        {
            if (request.Amount < 100000.0)
            {
                Console.WriteLine("{0}-{1} approved the request of purshing {2}", this, Name, request.ProductName);
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("Request需要组织一个会议讨论");
            }
        }
    }
 
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            PurchaseRequest requestTelphone = new PurchaseRequest(4000.0, "Telphone");
            PurchaseRequest requestSoftware = new PurchaseRequest(10000.0, "Visual Studio");
            PurchaseRequest requestComputers = new PurchaseRequest(40000.0, "Computers");
 
            Approver manager = new Manager("LearningHard");
            Approver Vp = new VicePresident("Tony");
            Approver Pre = new President("BossTom");
 
 
// 设置责任链
            manager.NextApprover = Vp;
            Vp.NextApprover = Pre;
 
 
// 处理请求
            manager.ProcessRequest(requestTelphone);
            manager.ProcessRequest(requestSoftware);
            manager.ProcessRequest(requestComputers);
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

既然,原来的设计会因为价格条件范围的变化而导致不利于扩展,根据“封装变化”的原则,此时我们想的自然是能不能把价格范围细化到不同的类中呢?因为每个价格范围都决定某个批准者,这里就联想到创建多个批准类,这样每个类中只需要针对他自己这个范围的价格判断。这样也就是责任链的最后实现方式了,具体的运行结果如下图所示。

设计模式

三、责任链模式的适用场景

在以下场景中可以考虑使用责任链模式:

  1. 一个系统的审批需要多个对象才能完成处理的情况下,例如请假系统等。
  2. 代码中存在多个if-else语句的情况下,此时可以考虑使用责任链模式来对代码进行重构。

微软

四、责任链模式的优缺点

责任链模式的优点不言而喻,主要有以下点:

  1. 降低了请求的发送者和接收者之间的耦合。
  2. 把多个条件判定分散到各个处理类中,使得代码更加清晰,责任更加明确。

责任链模式也具有一定的缺点,如:

  1. 在找到正确的处理对象之前,所有的条件判定都要执行一遍,当责任链过长时,可能会引起性能的问题
  2. 可能导致某个请求不被处理。

五、总结

在责任链模式里,很多对象由每一个对象对其下家的引用而连接起来形成一条链。请求在这个链上传递,直到链上的某一个对象决定处理此请求。

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