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如何在C#/.NET Core中使用责任链模式

如何在C#/.NET Core中使用责任链模式-LMLPHP

最近我有一个朋友在研究经典的“Gang Of Four”设计模式。他经常来询问我在实际业务应用中使用了哪些设计模式。单例模式、工厂模式、中介者模式 - 都是我之前使用过，甚至写过相关文章的模式。但是有一种模式是我还没有写过文章，即责任链模式。

什么是责任链？

责任链模式（之前我经常称之为命令链模式）是一种允许以使用分层方式”处理“对象的模式。在维基百科中的经典定义是

也许你会觉着上面的概念描述过于抽象，不容易理解，那么下面让我们来看一个真实生活中的例子。

这里假设我们拥有一家银行，银行里面有3个级别的员工，分别是“柜员”、“主管”、“银行经理”。如果有人来取款，“柜员”只允许10,000美元以下的取款操作。如果金额超过10,000美元，那么它的请求将传递给“主管”。“主管”可以处理不超过100,000美元的请求，但前提是该账户在必须有身份证ID。如果没有身份证ID，则当前请求必须被拒绝。如果取款金额超过100,000美元，则当前请求可以转交给“银行经理”，“银行经理”可以批准任何取款金额，因为如果有人取超过100,000美元的金额，他们就是VIP, 我们不在乎VIP的身份证ID和其他规定。

这就是我们前面讨论的分层“链”，每个人都尝试处理当前请求，如果没有满足要求，就传递给下一个。如果我们将这种场景转换成代码，就是我们所说的责任链模式。但是在这之前，让我们先来看一个糟糕的实现方法。

一个糟糕的实现方式

下面我们先使用If/Else块来解决当前问题。

class BankAccount
{
    bool idOnRecord { get; set; }

    void WithdrawMoney(decimal amount)
    {
        // 柜员处理
        if(amount < 10000)
        {
            Console.WriteLine("柜员提取的金额");
        }
        // 主管处理
        else if (amount < 100000)
        {
            if(!idOnRecord)
            {
                throw new Exception("客户没有身份证ID");
            }

            Console.WriteLine("主管提取的金额");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("银行经理提取的金额");
        }
    }
}

以上这种实现方式有几个问题：

  • 添加一种新的员工级别会相当困难，因为IF/Else代码块看起来太乱了
  • “主管”检查身份证ID的逻辑在某种程度上很难进行单元测试，因为它必须首先通过其他的检查
  • 虽然现在我们只定义了提款金额的逻辑，但是如果在将来我们想要添加其他检查（例如：VIP客户始终由主管来处理）, 这种逻辑将很难管理，并且很容易失控。

使用责任链模式编码

下面让我们重写一些这部分代码。与之前不同，这里我们创建一些“员工”对象，里面封装了他们的处理逻辑。这里最重要的是，我们需要给每个员工对象指定一个直属上级，以便当他们处理不了当前请求的时候，可以将请求传递给直属上级。

interface IBankEmployee
{
    IBankEmployee LineManager { get; }
    void HandleWithdrawRequest(BankAccount account, decimal amount);
}

class Teller : IBankEmployee
{
    public IBankEmployee LineManager { get; set; }

    public void HandleWithdrawRequest(BankAccount account, decimal amount)
    {
        if(amount > 10000)
        {
            LineManager.HandleWithdrawRequest(account, amount);
            return;
        }

        Console.WriteLine("柜员提取的金额");
    }
}

class Supervisor : IBankEmployee
{
    public IBankEmployee LineManager { get; set; }

    public void HandleWithdrawRequest(BankAccount account, decimal amount)
    {
        if (amount > 100000)
        {
            LineManager.HandleWithdrawRequest(account, amount);
            return;
        }

        if(!account.idOnRecord)
        {
            throw new Exception("客户没有身份证ID");
        }

        Console.WriteLine("主管提取的金额");
    }
}

class BankManager : IBankEmployee
{
    public IBankEmployee LineManager { get; set; }

    public void HandleWithdrawRequest(BankAccount account, decimal amount)
    {
        Console.WriteLine("银行经理提取的金额");
    }
}

我们可以通过指定上级的方式创建出责任链。这看起来很像一个组织结构图。

var bankManager = new BankManager();
var bankSupervisor = new Supervisor { LineManager = bankManager };
var frontLineStaff = new Teller { LineManager = bankSupervisor };

这里我们可以创建一个BankAccount类，并将取款方法转换为由前台员工处理。

class BankAccount
{
    public bool idOnRecord { get; set; }

    public void WithdrawMoney(IBankEmployee frontLineStaff, decimal amount)
    {
         frontLineStaff.HandleWithdrawRequest(this, amount);
    }
}

现在，当我们进行取款请求的时候，“柜员”总是第一个来处理，如果处理不了，它会自动将请求发给直属领导。这种模式的优雅之处有以下几点：

  • 链中的后续子项并不需要知道是哪个子项将命令传递给它的。就像这里，“主管”不需要知道是为什么下级“柜员”为什么会把请求传递给他
  • "柜员"不需要知道整个链。他仅负责将请求传递给上级""主管""，期望请求能在上级“主管”那里被处理（当前也许还需要进一步的传递处理）即可
  • 当引入新员工类型的时候，整个组织架构图很容易变更。例如， 我创建了一个新的“柜员经理”角色，他能处理10,000-50,000美元之间的提款请求，“柜员经理”的直属上级是“主管”。这里我们并不需要对“主管”对象做任何的处理，只需要将“柜员”的直属上级改为“柜员经理”即可
  • 当编写单元测试的时候，我们可以一次只关注一个雇员角色了。例如，在测试“主管”逻辑的时候，我们就不需要测试“柜员”的逻辑了

扩展我们的例子

尽管我认为以上的例子已经能很好的说明这种模式，但是通常你会发现有些人会使用一个方法叫做SetNext.一般来说，我觉着这在C#中是非常罕见的，因为C#中我们可以使用属性获取器和设置器。使用SetVariableName方法通常都是C++时代的事情了，那时候这通常是封装变量的首选方法。

但这里最重要的是，其他示例通常使用抽象类来加强请求传递的方式。在前面代码中有一个问题是，将请求传递给下一个处理器的时候，编写了许多重复代码。那么就让我们来整理一下代码。

这里我们要做的第一件事情就是创建一个抽象类，这个抽象类使我们能够通过标准化的方式处理提款请求。它应该定义一个检测条件，如果条件满足，就执行提款，反之，就将请求传递给直属上级。经过修改之后的代码如下：

interface IBankEmployee
{
    IBankEmployee LineManager { get; }
    void HandleWithdrawRequest(BankAccount account, decimal amount);
}

abstract class BankEmployee : IBankEmployee
{
    public IBankEmployee LineManager { get; private set; }

    public void SetLineManager(IBankEmployee lineManager)
    {
        this.LineManager = lineManager;
    }

    public void HandleWithdrawRequest(BankAccount account, decimal amount)
    {
        if (CanHandleRequest(account, amount))
        {
            Withdraw(account, amount);
        }
        else
        {
            LineManager.HandleWithdrawRequest(account, amount);
        }
    }

    abstract protected bool CanHandleRequest(BankAccount account, decimal amount);

    abstract protected void Withdraw(BankAccount account, decimal amount);
}

下一步，我们需要修改所有的员工类，使其继承自BankEmployee抽象类

class Teller : BankEmployee, IBankEmployee
{
    protected override bool CanHandleRequest(BankAccount account, decimal amount)
    {
        if (amount > 10000)
        {
            return false;
        }
        return true;
    }

    protected override void Withdraw(BankAccount account, decimal amount)
    {
        Console.WriteLine("柜员提取的金额");
    }
}

class Supervisor : BankEmployee, IBankEmployee
{
    protected override bool CanHandleRequest(BankAccount account, decimal amount)
    {
        if (amount > 100000)
        {
            return false;
        }
        return true;
    }

    protected override void Withdraw(BankAccount account, decimal amount)
    {
        if (!account.idOnRecord)
        {
            throw new Exception("客户没有身份证ID");
        }

        Console.WriteLine("主管提取的金额");
    }
}

class BankManager : BankEmployee, IBankEmployee
{
    protected override bool CanHandleRequest(BankAccount account, decimal amount)
    {
        return true;
    }

    protected override void Withdraw(BankAccount account, decimal amount)
    {
        Console.WriteLine("银行经理提取的金额");
    }
}

这里请注意，在所有的场景中，都会调用抽象类中的HandleWithdrawRequest公共方法。 该方法会调用子类中定义的CanHandleRequest方法来检测当前角色是否满足处理请求的条件，如果满足，就调用子类中的Withdraw方法处理请求，否则就会尝试将请求传递给上级角色。

我们只需要像以下代码这样，更改创建员工链的方式即可：

var bankManager = new BankManager();

var bankSupervisor = new Supervisor();
bankSupervisor.SetLineManager(bankManager);

var frontLineStaff = new Teller();
frontLineStaff.SetLineManager(bankSupervisor);

这里我需要再次重申，我并不喜欢使用SetXXX这种方法，但是许多例子中都喜欢这么使用，所以我就把它加了进来。

在一些例子中，也会将判断员工是否满足处理请求的条件放在抽象类中。我个人不喜欢这样做，因为这意味着所有的处理程序不得不使用相似的逻辑。例如，目前所有的检查都是基于提取金额的，但是如果我们想要实现一个特殊的处理程序，它的条件和VIP标志有关，那么我们将不得不又在抽象类中重新使用IF/Else, 这又将我们带回到了IF/Else地狱中。

什么时候应该使用责任链模式？

这种模式最佳的使用场景是，你的业务上有一个逻辑上的处理链，这个处理链每次必须按照顺序运行。这里请注意，链分叉是这种模式的一个变体， 但是很快处理起来就会非常复杂。因此，当我对现实世界中“命令链”场景建模的时候，我通常会使用这种模式。这就是我以银行为例的原因，因为它就是现实世界中可以用代码建模的“责任链”。

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