设计模式之责任链

kinglyjn 2019-06-29 阅读次

典型的使用场景

责任链模式在现代架构中无处不在，主要用于将请求的发送者与多个处理者解耦。

1）Servlet Filter（Java Web）

这是你代码的直接原型。Tomcat 启动时将 web.xml 或注解配置的过滤器组装成 ApplicationFilterChain，用于处理编码转换、权限校验、日志记录等。

2）Spring MVC Interceptor（拦截器）

正如我们之前讨论的，Spring MVC 的拦截器也是一种责任链。

preHandle：正序校验。
postHandle & afterCompletion：逆序收尾。

3）Spring Security 过滤器链

Spring Security 的本质就是一个巨大的 FilterChainProxy。

它包含十几个内置过滤器（UsernamePasswordAuthenticationFilter、CsrfFilter、ExceptionTranslationFilter 等）。
应用逻辑：如果 AnonymousAuthenticationFilter 发现你没登录，它会直接打断链路并重定向到登录页。

4）MyBatis 插件机制 (Interceptor)

MyBatis 允许你拦截 SQL 执行的过程（如 Executor、StatementHandler）。

它是通过 JDK 动态代理将多个拦截器包装成一个 “洋葱圈”。
典型应用：分页插件（自动在 SQL 后加 LIMIT）、数据脱敏、性能监控。

5）Netty 管道 (ChannelPipeline)

在高性能网络编程中，Netty 使用 ChannelHandler 链处理入站和出站数据。

InboundHandler（入站）：处理接收到的字节流。
OutboundHandler（出站）：处理发出的数据。

6）现实生活中的审批流

请假 1 天：组长审批即可。
请假 3 天：需要部长审批。
请假 10 天：需要总经理审批。每个环节只关心自己权限内的逻辑，处理不了就扔给下一级。

手搓一个出来

我们使用 Servlet 规范的方式，实现一个自己的 FilterChain。下面代码 globalFilters 是共享的常量列表，而执行进度 pos 封装在 ApplicationFilterChain 实例中。

由于每个请求都 new 一个链实例，彻底解决了并发错乱问题。
我们的设计中不需要复杂的 Lambda 或内部类，执行逻辑非常直观：A 调 Chain -> Chain 调 B -> B 调 Chain..
虽然每次请求 new 了一个对象，但这个对象非常轻量（只持有一个引用和一个 int），在 Java 现代 JVM 的逃逸分析下，这种短命小对象通常在栈上分配或被快速回收，性能极高。

以下是完整的代码实现：

定义请求和响应：

/**
 * @author KJ
 * @description 请求封装
 */
@Data
public class Request {
    private String content;

    public Request(String content) {
        this.content = content;
    }
}


/**
 * @author KJ
 * @description 响应封装
 */
@Data
public class Response {
    private String content;

    public Response(String content) {
        super();
        this.content = content;
    }
}

定义过滤器和过滤器链接口：

/**
 * @author KJ
 * @description 过滤器接口
 */
public interface Filter {
    void doFilter(Request request, Response response, FilterChain chain);
}


/**
 * @author KJ
 * @description 过滤器链接口
 */
public interface FilterChain {
    void doFilter(Request request, Response response);
}

过滤器链的实现：ApplicationFilterChain（运行态）

这是非线程安全的，因为它包含了状态变量 pos。关键在于它只为单次请求服务，随请求创建，随请求销毁。

/**
 * @author KJ
 * @description 具体的过滤器链执行器
 */
public class ApplicationFilterChain implements FilterChain {

    // 引用全局的过滤器列表（不变量）
    private final List<Filter> filters;

    // 当前执行到的位置（每个请求独立维护）
    private int pos = 0;

    public ApplicationFilterChain(List<Filter> filters) {
        this.filters = filters;
    }

    @Override
    public void doFilter(Request request, Response response) {
        // 如果还没执行完所有过滤器
        if (pos < filters.size()) {
            // 拿到当前的过滤器，并将指针后移
            Filter filter = filters.get(pos++);
            // 🚩 核心：将“当前执行链对象(this)”传入，以便过滤器回调继续执行下一步
            filter.doFilter(request, response, this);
        } else {
            // 🚩 所有过滤器执行完毕，这里可以调用真正的业务逻辑（如 Controller）
            service(request, response);
        }
    }

    private void service(Request request, Response response) {
        System.out.println(">>> [Business Logic] 执行目标业务方法...");
    }
}

过滤器实现：

public class Filter1 implements Filter {
    @Override
    public void doFilter(Request request, Response response, FilterChain chain) {
        request.setContent(request.getContent() + " -> F1_In");
        chain.doFilter(request, response); // 传递火炬
        response.setContent(response.getContent() + " -> F1_Out");
    }
}


public class Filter2 implements Filter {
    @Override
    public void doFilter(Request request, Response response, FilterChain chain) {
        request.setContent(request.getContent() + " -> F2_In");
        chain.doFilter(request, response); // 传递火炬
        response.setContent(response.getContent() + " -> F2_Out");
    }
}

模拟 Tomcat 容器（配置态）

/**
 * @author KJ
 * @description 测试方法
 */
public class MyTomcatContainer {

    // 全局过滤器池（单例，只读，线程安全）
    private final List<Filter> globalFilters = new ArrayList<>();

    public void addFilter(Filter filter) {
        globalFilters.add(filter);
    }

    /**
     * 模拟处理 HTTP 请求
     */
    public void processRequest(Request req, Response resp) {
        // 为每个请求 new 一个专属的链对象，这样每个线程都有自己的 pos 指针，互不干扰
        ApplicationFilterChain chain = new ApplicationFilterChain(globalFilters);
        chain.doFilter(req, resp);
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyTomcatContainer tomcat = new MyTomcatContainer();
        tomcat.addFilter(new Filter1());
        tomcat.addFilter(new Filter2());

        // 模拟多个并发请求
        Request request = new Request("ReqData");
        Response response = new Response("RespData");

        tomcat.processRequest(request, response);

        System.out.println("Final Request:  " + request.getContent());
        System.out.println("Final Response: " + response.getContent());
    }
}

测试结果：

1
2
3

>>> [Business Logic] 执行目标业务方法...
Final Request:  ReqData -> F1_In -> F2_In
Final Response: RespData -> F2_Out -> F1_Out

标题：

设计模式之责任链

作者：

kinglyjn

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