责任链模式C++

发布于：2025-08-17 ⋅ 阅读:(18) ⋅ 点赞:(0)

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）是一种行为型设计模式，它允许你将请求沿着处理者链进行传递，直到有一个处理者处理它为止。这种模式避免了请求发送者与多个处理者之间的耦合，使每个处理者都有机会处理请求。

责任链模式的核心角色

  1. Handler（处理者接口）：定义处理请求的接口，包含一个指向下一个处理者的引用
  2. ConcreteHandler（具体处理者）：实现处理者接口，处理它负责的请求，若无法处理则传递给下一个处理者
  3. Client（客户端）：创建处理者链，并向链的第一个处理者提交请求

C++实现示例

以下以"采购审批流程"为例实现责任链模式，不同金额的采购单需要不同级别的领导审批：

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>

// 采购请求
class PurchaseRequest {
private:
    double amount;      // 采购金额
    std::string purpose;// 采购目的
    std::string id;     // 请求ID

public:
    PurchaseRequest(std::string reqId, double amt, std::string purp)
        : id(std::move(reqId)), amount(amt), purpose(std::move(purp)) {}

    double getAmount() const { return amount; }
    const std::string& getPurpose() const { return purpose; }
    const std::string& getId() const { return id; }
};

// 处理者接口
class Approver {
protected:
    std::shared_ptr<Approver> nextApprover;  // 下一个处理者
    std::string name;                        // 处理者姓名

public:
    Approver(std::string n, std::shared_ptr<Approver> next = nullptr)
        : name(std::move(n)), nextApprover(std::move(next)) {}

    virtual ~Approver() = default;

    // 设置下一个处理者
    void setNextApprover(std::shared_ptr<Approver> next) {
        nextApprover = std::move(next);
    }

    // 处理请求（纯虚函数）
    virtual void processRequest(const PurchaseRequest& request) = 0;
};

// 具体处理者1：部门经理（审批≤1000元）
class DepartmentManager : public Approver {
public:
    DepartmentManager(std::string n, std::shared_ptr<Approver> next = nullptr)
        : Approver(std::move(n), std::move(next)) {}

    void processRequest(const PurchaseRequest& request) override {
        if (request.getAmount() <= 1000) {
            std::cout << "部门经理 " << name << " 审批采购请求: " << std::endl;
            std::cout << "  ID: " << request.getId() << std::endl;
            std::cout << "  金额: " << request.getAmount() << "元" << std::endl;
            std::cout << "  目的: " << request.getPurpose() << std::endl;
        } else if (nextApprover) {
            // 无法处理，传递给下一个处理者
            std::cout << "部门经理 " << name << " 无法审批 " << request.getAmount() 
                      << "元，转交给上一级" << std::endl;
            nextApprover->processRequest(request);
        } else {
            std::cout << "没有更高层级的审批者，请求无法处理" << std::endl;
        }
    }
};

// 具体处理者2：总监（审批≤5000元）
class Director : public Approver {
public:
    Director(std::string n, std::shared_ptr<Approver> next = nullptr)
        : Approver(std::move(n), std::move(next)) {}

    void processRequest(const PurchaseRequest& request) override {
        if (request.getAmount() <= 5000) {
            std::cout << "总监 " << name << " 审批采购请求: " << std::endl;
            std::cout << "  ID: " << request.getId() << std::endl;
            std::cout << "  金额: " << request.getAmount() << "元" << std::endl;
            std::cout << "  目的: " << request.getPurpose() << std::endl;
        } else if (nextApprover) {
            std::cout << "总监 " << name << " 无法审批 " << request.getAmount() 
                      << "元，转交给上一级" << std::endl;
            nextApprover->processRequest(request);
        } else {
            std::cout << "没有更高层级的审批者，请求无法处理" << std::endl;
        }
    }
};

// 具体处理者3：总经理（审批≤10000元）
class GeneralManager : public Approver {
public:
    GeneralManager(std::string n, std::shared_ptr<Approver> next = nullptr)
        : Approver(std::move(n), std::move(next)) {}

    void processRequest(const PurchaseRequest& request) override {
        if (request.getAmount() <= 10000) {
            std::cout << "总经理 " << name << " 审批采购请求: " << std::endl;
            std::cout << "  ID: " << request.getId() << std::endl;
            std::cout << "  金额: " << request.getAmount() << "元" << std::endl;
            std::cout << "  目的: " << request.getPurpose() << std::endl;
        } else if (nextApprover) {
            std::cout << "总经理 " << name << " 无法审批 " << request.getAmount() 
                      << "元，转交给上一级" << std::endl;
            nextApprover->processRequest(request);
        } else {
            std::cout << "没有更高层级的审批者，请求无法处理" << std::endl;
        }
    }
};

// 具体处理者4：董事长（审批>10000元）
class CEO : public Approver {
public:
    CEO(std::string n, std::shared_ptr<Approver> next = nullptr)
        : Approver(std::move(n), std::move(next)) {}

    void processRequest(const PurchaseRequest& request) override {
        // 董事长可以审批任何金额
        std::cout << "董事长 " << name << " 审批采购请求: " << std::endl;
        std::cout << "  ID: " << request.getId() << std::endl;
        std::cout << "  金额: " << request.getAmount() << "元" << std::endl;
        std::cout << "  目的: " << request.getPurpose() << std::endl;
    }
};

// 客户端代码
int main() {
    // 创建各个级别的审批者
    auto ceo = std::make_shared<CEO>("张三");
    auto gm = std::make_shared<GeneralManager>("李四", ceo);
    auto director = std::make_shared<Director>("王五", gm);
    auto deptManager = std::make_shared<DepartmentManager>("赵六", director);

    // 创建不同金额的采购请求
    PurchaseRequest req1("PR-001", 800, "购买办公用品");
    PurchaseRequest req2("PR-002", 3000, "购买电脑");
    PurchaseRequest req3("PR-003", 8000, "购买办公设备");
    PurchaseRequest req4("PR-004", 15000, "购买公司车辆");

    // 提交请求（从最低级别开始）
    std::cout << "=== 处理请求1 ===" << std::endl;
    deptManager->processRequest(req1);

    std::cout << "\n=== 处理请求2 ===" << std::endl;
    deptManager->processRequest(req2);

    std::cout << "\n=== 处理请求3 ===" << std::endl;
    deptManager->processRequest(req3);

    std::cout << "\n=== 处理请求4 ===" << std::endl;
    deptManager->processRequest(req4);

    return 0;
}

代码解析

  1. 处理者接口（Approver）：

    • 定义了处理请求的接口processRequest()
    • 包含一个指向nextApprover的引用，用于构建责任链
    • 提供setNextApprover()方法用于设置下一个处理者

  2. 具体处理者：

    • 每个处理者负责特定范围内的请求（如部门经理处理≤1000元的采购）
    • 若能处理请求则直接处理，否则将请求传递给下一个处理者
    • 不同级别处理者形成层级关系（部门经理→总监→总经理→董事长）

  3. 责任链构建：

    • 客户端创建所有处理者，并通过构造函数或setNextApprover()方法构建链式结构
    • 请求从链的第一个处理者（部门经理）开始传递，直到被合适的处理者处理

  4. 请求处理流程：

    • 不同金额的采购请求会沿着责任链传递，直到找到有权限处理的审批者
    • 每个处理者只关注自己负责的范围，无需知道整个审批流程的全貌

责任链模式的优缺点

优点：

  • 降低了请求发送者与处理者之间的耦合，发送者无需知道谁处理了请求
  • 可以动态调整责任链的结构和处理顺序，增强了系统的灵活性
  • 新增处理者无需修改现有代码，符合开放-封闭原则
  • 每个处理者专注于自己的职责，符合单一职责原则

缺点：

  • 请求可能未被任何处理者处理，需要有相应的容错机制
  • 对于长责任链，请求的传递可能影响性能
  • 责任链结构较复杂时，调试和维护难度增加

适用场景

  • 当有多个对象可以处理同一请求，且处理者不确定时
  • 当需要动态指定处理请求的对象集合时
  • 当需要在不明确指定处理者的情况下，向多个处理者中的一个提交请求时

常见应用：

  • 日志系统（不同级别日志由不同处理器处理）
  • 事件冒泡机制（GUI中的事件传递）
  • 权限验证系统（多级权限校验）
  • Web请求处理管道（中间件链）

责任链模式通过将处理者连成一条链，使请求能够自动传递，直到被处理为止，这种模式非常适合处理具有层级关系或流程化的请求处理场景。

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