设计模式之美学习(五十一)

本文最后更新于:3 个月前

如何实现可灵活扩展算法的敏感信息过滤框架?

参考:职责链模式(上):如何实现可灵活扩展算法的敏感信息过滤框架?

模板模式、策略模式和职责链模式这三种模式具有相同的作用:复用和扩展,在实际的项目开发中比较常用,特别是框架开发中,我们可以利用它们来提供框架的扩展点,能够让框架的使用者在不修改框架源码的情况下,基于扩展点定制化框架的功能。

职责链模式的原理和实现

职责链模式的英文翻译是 Chain Of Responsibility Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》中,它是这么定义的:

Avoid coupling the sender of a request to its receiver by giving more than one object a chance to handle the request. Chain the receiving objects and pass the request along the chain until an object handles it.

翻译成中文就是:将请求的发送和接收解耦,让多个接收对象都有机会处理这个请求。将这些接收对象串成一条链,并沿着这条链传递这个请求,直到链上的某个接收对象能够处理它为止。

在职责链模式中,多个处理器(也就是刚刚定义中说的“接收对象”)依次处理同一个请求。一个请求先经过 A 处理器处理,然后再把请求传递给 B 处理器,B 处理器处理完后再传递给 C 处理器,以此类推,形成一个链条。链条上的每个处理器各自承担各自的处理职责,所以叫作职责链模式。

关于职责链模式,先来看看它的代码实现。结合代码实现,会更容易理解它的定义。

第一种实现方式如下所示。其中,Handler 是所有处理器类的抽象父类,handle() 是抽象方法。每个具体的处理器类(HandlerAHandlerB)的 handle() 函数的代码结构类似,如果它能处理该请求,就不继续往下传递;如果不能处理,则交由后面的处理器来处理(也就是调用 successor.handle())。HandlerChain 是处理器链,从数据结构的角度来看,它就是一个记录了链头、链尾的链表。其中,记录链尾是为了方便添加处理器。

public abstract class Handler {
  protected Handler successor = null;

  public void setSuccessor(Handler successor) {
    this.successor = successor;
  }

  public abstract void handle();
}

public class HandlerA extends Handler {
  @Override
  public void handle() {
    boolean handled = false;
    //...
    if (!handled && successor != null) {
      successor.handle();
    }
  }
}

public class HandlerB extends Handler {
  @Override
  public void handle() {
    boolean handled = false;
    //...
    if (!handled && successor != null) {
      successor.handle();
    } 
  }
}

public class HandlerChain {
  private Handler head = null;
  private Handler tail = null;

  public void addHandler(Handler handler) {
    handler.setSuccessor(null);

    if (head == null) {
      head = handler;
      tail = handler;
      return;
    }

    tail.setSuccessor(handler);
    tail = handler;
  }

  public void handle() {
    if (head != null) {
      head.handle();
    }
  }
}

// 使用举例
public class Application {
  public static void main(String[] args) {
    HandlerChain chain = new HandlerChain();
    chain.addHandler(new HandlerA());
    chain.addHandler(new HandlerB());
    chain.handle();
  }
}

实际上,上面的代码实现不够优雅。处理器类的 handle() 函数,不仅包含自己的业务逻辑,还包含对下一个处理器的调用,也就是代码中的 successor.handle()。一个不熟悉这种代码结构的程序员,在添加新的处理器类的时候,很有可能忘记在 handle() 函数中调用 successor.handle(),这就会导致代码出现 bug

针对这个问题,我们对代码进行重构,利用模板模式,将调用 successor.handle() 的逻辑从具体的处理器类中剥离出来,放到抽象父类中。这样具体的处理器类只需要实现自己的业务逻辑就可以了。重构之后的代码如下所示:

public abstract class Handler {
  protected Handler successor = null;

  public void setSuccessor(Handler successor) {
    this.successor = successor;
  }

  public final void handle() {
    boolean handled = doHandle();
    if (successor != null && !handled) {
      successor.handle();
    }
  }

  protected abstract boolean doHandle();
}

public class HandlerA extends Handler {
  @Override
  protected boolean doHandle() {
    boolean handled = false;
    //...
    return handled;
  }
}

public class HandlerB extends Handler {
  @Override
  protected boolean doHandle() {
    boolean handled = false;
    //...
    return handled;
  }
}

// HandlerChain和Application代码不变

再来看第二种实现方式,代码如下所示。这种实现方式更加简单。HandlerChain 类用数组而非链表来保存所有的处理器,并且需要在 HandlerChainhandle() 函数中,依次调用每个处理器的 handle() 函数。

public interface IHandler {
  boolean handle();
}

public class HandlerA implements IHandler {
  @Override
  public boolean handle() {
    boolean handled = false;
    //...
    return handled;
  }
}

public class HandlerB implements IHandler {
  @Override
  public boolean handle() {
    boolean handled = false;
    //...
    return handled;
  }
}

public class HandlerChain {
  private final List<IHandler> handlers = new ArrayList<>();

  public void addHandler(IHandler handler) {
    this.handlers.add(handler);
  }

  public void handle() {
    for (IHandler handler : handlers) {
      boolean handled = handler.handle();
      if (handled) {
        break;
      }
    }
  }
}

// 使用举例
public class Application {
  public static void main(String[] args) {
    HandlerChain chain = new HandlerChain();
    chain.addHandler(new HandlerA());
    chain.addHandler(new HandlerB());
    chain.handle();
  }
}

GoF 给出的定义中,如果处理器链上的某个处理器能够处理这个请求,那就不会继续往下传递请求。实际上,职责链模式还有一种变体,那就是请求会被所有的处理器都处理一遍,不存在中途终止的情况。这种变体也有两种实现方式:用链表存储处理器和用数组存储处理器,跟上面的两种实现方式类似,只需要稍微修改即可。

public abstract class Handler {
  protected Handler successor = null;

  public void setSuccessor(Handler successor) {
    this.successor = successor;
  }

  public final void handle() {
    doHandle();
    if (successor != null) {
      successor.handle();
    }
  }

  protected abstract void doHandle();
}

public class HandlerA extends Handler {
  @Override
  protected void doHandle() {
    //...
  }
}

public class HandlerB extends Handler {
  @Override
  protected void doHandle() {
    //...
  }
}

public class HandlerChain {
  private Handler head = null;
  private Handler tail = null;

  public void addHandler(Handler handler) {
    handler.setSuccessor(null);

    if (head == null) {
      head = handler;
      tail = handler;
      return;
    }

    tail.setSuccessor(handler);
    tail = handler;
  }

  public void handle() {
    if (head != null) {
      head.handle();
    }
  }
}

// 使用举例
public class Application {
  public static void main(String[] args) {
    HandlerChain chain = new HandlerChain();
    chain.addHandler(new HandlerA());
    chain.addHandler(new HandlerB());
    chain.handle();
  }
}

职责链模式的应用场景举例

对于支持 UGCUser Generated Content,用户生成内容)的应用(比如论坛)来说,用户生成的内容(比如,在论坛中发表的帖子)可能会包含一些敏感词(比如涉黄、广告、反动等词汇)。针对这个应用场景,我们就可以利用职责链模式来过滤这些敏感词。

对于包含敏感词的内容,我们有两种处理方式,一种是直接禁止发布,另一种是给敏感词打马赛克(比如,用 *** 替换敏感词)之后再发布。第一种处理方式符合 GoF 给出的职责链模式的定义,第二种处理方式是职责链模式的变体。

public interface SensitiveWordFilter {
  boolean doFilter(Content content);
}

public class SexyWordFilter implements SensitiveWordFilter {
  @Override
  public boolean doFilter(Content content) {
    boolean legal = true;
    //...
    return legal;
  }
}

// PoliticalWordFilter、AdsWordFilter类代码结构与SexyWordFilter类似

public class SensitiveWordFilterChain {
  private final List<SensitiveWordFilter> filters = new ArrayList<>();

  public void addFilter(SensitiveWordFilter filter) {
    this.filters.add(filter);
  }

  // return true if content doesn't contain sensitive words.
  public boolean filter(Content content) {
    for (SensitiveWordFilter filter : filters) {
      if (!filter.doFilter(content)) {
        return false;
      }
    }
    return true;
  }
}

public class ApplicationDemo {
  public static void main(String[] args) {
    SensitiveWordFilterChain filterChain = new SensitiveWordFilterChain();
    filterChain.addFilter(new AdsWordFilter());
    filterChain.addFilter(new SexyWordFilter());
    filterChain.addFilter(new PoliticalWordFilter());

    boolean legal = filterChain.filter(new Content());
    if (!legal) {
      // 不发表
    } else {
      // 发表
    }
  }
}

重点

在职责链模式中,多个处理器依次处理同一个请求。一个请求先经过 A 处理器处理,然后再把请求传递给 B 处理器,B 处理器处理完后再传递给 C 处理器,以此类推,形成一个链条。链条上的每个处理器各自承担各自的处理职责,所以叫作职责链模式。

GoF 的定义中,一旦某个处理器能处理这个请求,就不会继续将请求传递给后续的处理器了。当然,在实际的开发中,也存在对这个模式的变体,那就是请求不会中途终止传递,而是会被所有的处理器都处理一遍。

职责链模式有两种常用的实现。一种是使用链表来存储处理器,另一种是使用数组来存储处理器,后面一种实现方式更加简单。


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