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设计模式：责任链模式 Chain of Responsibility

news 2025/8/2 14:55:49

前言

责任链是一种行为设计模式，允许你将请求沿着处理者链进行发送。收到请求后，每个处理者均可对请求进行处理，或将其传递给链上的下个处理者。

问题

假如你正在开发一个在线订购系统。你希望对系统访问进行限制，只允许认证用户创建订单。此外，拥有管理权限的用户也拥有所有订单的完全访问权限。

简单规划后，你会意识到这些检查必须依次进行。只要接收到包含用户凭据的请求，应用程序就可尝试对进入系统的用户进行认证。但如果由于用户凭据不正确而导致认证失败，那就没有必要进行后续检查了。
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在接下来的几个月里，你实现了后续的几个检查步骤。

• 一位同事认为直接将原始数据传递给订购系统存在安全隐患。因此你新增了额外的验证步骤来清理请求中的数据。

• 过了一段时间，有人注意到系统无法抵御暴力密码破解方式的攻击。为了防范这种情况，你立刻添加了一个检查步骤来过滤来自同一 IP 地址的重复错误请求。

• 又有人提议你可以对包含同样数据的重复请求返回缓存中的结果，从而提高系统响应速度。因此，你新增了一个检查步骤，确保只有没有满足条件的缓存结果时请求才能通过并被发送给系统。

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检查代码本来就已经混乱不堪，而每次新增功能都会使其更加臃肿。修改某个检查步骤有时会影响其他的检查步骤。最糟糕的是，当你希望复用这些检查步骤来保护其他系统组件时，你只能复制部分代码，因为这些组件只需部分而非全部的检查步骤。

系统会变得让人非常费解，而且其维护成本也会激增。你在艰难地和这些代码共处一段时间后，有一天终于决定对整个系统进行重构。

解决方案

与许多其他行为设计模式一样，责任链会将特定行为转换为被称作处理者的独立对象。在上述示例中，每个检查步骤都可被抽取为仅有单个方法的类，并执行检查操作。请求及其数据则会被作为参数传递给该方法。

模式建议你将这些处理者连成一条链。链上的每个处理者都有一个成员变量来保存对于下一处理者的引用。除了处理请求外，处理者还负责沿着链传递请求。请求会在链上移动，直至所有处理者都有机会对其进行处理。

最重要的是：处理者可以决定不再沿着链传递请求，这可高效地取消所有后续处理步骤。

在我们的订购系统示例中，处理者会在进行请求处理工作后决定是否继续沿着链传递请求。如果请求中包含正确的数据，所有处理者都将执行自己的主要行为，无论该行为是身份验证还是数据缓存。
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不过还有一种稍微不同的方式（也是更经典一种），那就是处理者接收到请求后自行决定是否能够对其进行处理。如果自己能够处理，处理者就不再继续传递请求。因此在这种情况下，每个请求要么最多有一个处理者对其进行处理，要么没有任何处理者对其进行处理。在处理图形用户界面元素栈中的事件时，这种方式非常常见。

例如，当用户点击按钮时，按钮产生的事件将沿着GUI元素链进行传递，最开始是按钮的容器（如窗体或面板），直至应用程序主窗口。链上第一个能处理该事件的元素会对其进行处理。此外，该例还有另一个值得我们关注的地方：它表明我们总能从对象树中抽取出链来。
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所有处理者类均实现同一接口是关键所在。每个具体处理者仅关心下一个包含 execute 执行方法的处理者。这样一来，你就可以在运行时使用不同的处理者来创建链，而无需将相关代码与处理者的具体类进行耦合。

结构

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代码

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
using namespace std;class Handler{
public:virtual void setNext(shared_ptr<Handler> h) = 0;virtual void handle(const string& request) = 0;
};class BaseHandler : public Handler{
public:void setNext(shared_ptr<Handler> h) override{m_next = h;}void handle(const string& request) override{if(m_next != nullptr){m_next->handle(request);}}
protected:shared_ptr<Handler> m_next;
};// 具体处理者1：处理"100"请求
class ConcreteHandler1 : public BaseHandler{
public:void handle(const string& request) override{if(request == "来自职员的请求：给我100块"){cout << "处理者1：能够处理" << endl;} else {cout << "处理者1：不能处理，交给下一位" << endl;BaseHandler::handle(request); // 传递给下一个}}
};// 具体处理者2：处理"给我1w块"请求
class ConcreteHandler2 : public BaseHandler{
public:void handle(const string& request) override{if(request == "来自职员的请求：给我1000块"){cout << "处理者2：批准1000块请求" << endl;} else {cout << "处理者2：不能处理，交给下一位" << endl;BaseHandler::handle(request); // 传递给下一个}}
};// 大Boss：作为链的最后一个节点，处理所有剩余请求
class BossHandler : public BaseHandler{
public:void handle(const string& request) override{if(request == "来自职员的请求：给我10000块"){cout << "大Boss：批准10000块请求" << endl;} else {cout << "大Boss：没门，你被开了！！" << endl;}}
};int main(){auto h1 = make_shared<ConcreteHandler1>();auto h2 = make_shared<ConcreteHandler2>();auto boss = make_shared<BossHandler>(); h1->setNext(h2);h2->setNext(boss);cout << "-----------测试处理者1的决策-----------" << endl;h1->handle("来自职员的请求：给我100块");cout << "-----------测试处理者2的决策-----------" << endl;h1->handle("来自职员的请求：给我1000块");cout << "----------测试大Boss的决策----------" << endl;h1->handle("来自职员的请求：给我10000块"); cout << "----------测试开除结局----------" << endl;h1->handle("来自职员的请求：给我100000块"); return 0;
}