责任链模式
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场景
leetcode 65 题 判断是否是合法的数字：
部分有效数字列举如下：["2", "0089", "-0.1", "+3.14", "4.", "-.9", "2e10", "-90E3", "3e+7", "+6e-1", "53.5e93", "-123.456e789"] 部分无效数字列举如下：["abc", "1a", "1e", "e3", "99e2.5", "--6", "-+3", "95a54e53"]
我们可以依次遍历给定的字符串，然后各种 if 、else 来解决这个问题：
/**
* @param {string} s
* @return {boolean}
*/
const isNumber = function (s) {
const e = ['e', 'E'];
s = s.trim();
let pointSeen = false;
let eSeen = false;
let numberSeen = false;
let numberAfterE = true;
for (let i = 0; i < s.length; i++) {
if ('0' <= s.charAt(i) && s.charAt(i) <= '9') {
numberSeen = true;
numberAfterE = true;
} else if (s.charAt(i) === '.') {
if (eSeen || pointSeen) {
return false;
}
pointSeen = true;
} else if (e.includes(s.charAt(i))) {
if (eSeen || !numberSeen) {
return false;
}
numberAfterE = false;
eSeen = true;
} else if (s.charAt(i) === '-' || s.charAt(i) === '+') {
if (i != 0 && !e.includes(s.charAt(i - 1))) {
return false;
}
} else {
return false;
}
}
return numberSeen && numberAfterE;
};
如果只是为了刷题 AC 也没啥毛病，但如果在业务中写出这么多 if、else 大概就要被打了。
为了让代码扩展性和可读性更高，我们可以通过责任链模式进行改写。
责任链模式
GoF 介绍的责任链模式定义：
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.
避免请求者和接收者之间的耦合，让多个接收者都有机会去处理请求。将接收者组成链条，在链条中传递请求直到有接收者可以处理它。
原始的定义中，当请求被处理后链条就终止了，但很多地方也会将请求一直传递下去，可以看作是责任链模式的变体。
看一下 UML 类图和时序图：
Sender 无需关心哪一个 Receiver 去处理它，只需要通过 Handler 接口在 Receiver 链条中进行处理，每一个 Receiver 处理结束后继续传给下一个 Receiver 。
看起来比较抽象，看一个具体的例子，不同等级的日志进行不同的处理：
import java.util.*;
abstract class Logger
{
public static int ERR = 3;
public static int NOTICE = 5;
public static int DEBUG = 7;
protected int mask;
// The next element in the chain of responsibility
protected Logger next;
public Logger setNext( Logger l)
{
next = l;
return this;
}
public final void message( String msg, int priority )
{
if ( priority <= mask )
{
writeMessage( msg );
if ( next != null )
{
next.message( msg, priority );
}
}
}
protected abstract void writeMessage( String msg );
}
class StdoutLogger extends Logger
{
public StdoutLogger( int mask ) { this.mask = mask; }
protected void writeMessage( String msg )
{
System.out.println( "Writting to stdout: " + msg );
}
}
class EmailLogger extends Logger
{
public EmailLogger( int mask ) { this.mask = mask; }
protected void writeMessage( String msg )
{
System.out.println( "Sending via email: " + msg );
}
}
class StderrLogger extends Logger
{
public StderrLogger( int mask ) { this.mask = mask; }
protected void writeMessage( String msg )
{
System.out.println( "Sending to stderr: " + msg );
}
}
public class ChainOfResponsibilityExample
{
public static void main( String[] args )
{
// Build the chain of responsibility
Logger l = new StdoutLogger( Logger.DEBUG).setNext(
new EmailLogger( Logger.NOTICE ).setNext(
new StderrLogger( Logger.ERR ) ) );
// Handled by StdoutLogger
l.message( "Entering function y.", Logger.DEBUG );
// Handled by StdoutLogger and EmailLogger
l.message( "Step1 completed.", Logger.NOTICE );
// Handled by all three loggers
l.message( "An error has occurred.", Logger.ERR );
}
}
输出：
Writting to stdout: Entering function y.
Writting to stdout: Step1 completed.
Sending via email: Step1 completed.
Writting to stdout: An error has occurred.
Sending via email: An error has occurred.
Sending to stderr: An error has occurred.
每个 logger 都继承了 message 方法，并且拥有的 next 也指向一个 logger 对象，通过 next 去调用下一个的 message 方法。
让我们用 js 再来改写一下：
我们先实现一个 Handler 对象，构建链条。
const Handler = function (fn) {
this.handler = fn;
this.next = null;
};
Handler.prototype.setNext = function setNext(h) {
this.next = h;
return h;
};
Handler.prototype.passRequest = function () {
const ret = this.handler.apply(this, arguments);
this.next && this.next.passRequest.apply(this.next, arguments);
};
接下来实现不同的 Logger 。
const ERR = 3;
const NOTICE = 5;
const DEBUG = 7;
const StdoutLogger = function (msg, level) {
// 根据等级判断自己是否处理
if (level <= DEBUG) {
console.log('Writting to stdout: ' + msg);
}
};
const EmailLogger = function (msg, level) {
// 根据等级判断自己是否处理
if (level <= NOTICE) {
console.log('Sending via email: ' + msg);
}
};
const StderrLogger = function (msg, level) {
// 根据等级判断自己是否处理
if (level <= ERR) {
console.log('Sending to stderr: ' + msg);
}
};
然后进行测试：
const StdoutHandler = new Handler(StdoutLogger);
const EmailHandler = new Handler(EmailLogger);
const StderrHandler = new Handler(StderrLogger);
StdoutHandler.setNext(EmailHandler).setNext(StderrHandler);
StdoutHandler.passRequest('Entering function y.', DEBUG);
StdoutHandler.passRequest('Step1 completed.', NOTICE);
StdoutHandler.passRequest('An error has occurred.', ERR);
输出内容和 java 代码是一致的。
代码实现
回到开头的场景中，判断是否是有效数字。
我们可以抽离出不同功能，判断是否是整数、是否是科学记数法、是否是浮点数等等，然后通过职责链模式把它们链接起来，如果某一环节返回了 true 就不再判断，直接返回最终结果。
可以利用上边写的 Handler 对象，构建链条，此外可以通过返回值提前结束传递。
function Handler(fn) {
this.handler = fn;
this.next = null;
}
Handler.prototype.setNext = function setNext(h) {
this.next = h;
return h;
};
Handler.prototype.passRequest = function () {
const ret = this.handler.apply(this, arguments);
// 提前结束
if (ret) {
return ret;
}
// 向后传递
if (this.next) {
return this.next.passRequest.apply(this.next, arguments);
}
return ret;
};
数字预处理一下，去掉前后空白和 +、- 便于后续的判断。
function preProcessing(v) {
let value = v.trim();
if (value.startsWith('+') || value.startsWith('-')) {
value = value.substring(1);
}
return value;
}
判断是否是整数：
// 判断是否是整数
function isInteger(integer) {
integer = preProcessing(integer);
if (!integer) {
return false;
}
for (let i = 0; i < integer.length; i++) {
if (!/[0-9]/.test(integer.charAt(i))) {
return false;
}
}
return true;
}
判断是否是小数：
// 判断是否是小数
function isFloat(floatVal) {
floatVal = preProcessing(floatVal);
if (!floatVal) {
return false;
}
function checkPart(part) {
if (part === '') {
return true;
}
if (!/[0-9]/.test(part.charAt(0)) || !/[0-9]/.test(part.charAt(part.length - 1))) {
return false;
}
if (!isInteger(part)) {
return false;
}
return true;
}
const pos = floatVal.indexOf('.');
if (pos === -1) {
return false;
}
if (floatVal.length === 1) {
return false;
}
const first = floatVal.substring(0, pos);
const second = floatVal.substring(pos + 1, floatVal.length);
if (checkPart(first) && checkPart(second)) {
return true;
}
return false;
}
判断是否是科学计数法：
// 判断是否是科学计数法
function isScienceFormat(s) {
s = preProcessing(s);
if (!s) {
return false;
}
function checkHeadAndEndForSpace(part) {
if (part.startsWith(' ') || part.endsWith(' ')) {
return false;
}
return true;
}
function validatePartBeforeE(first) {
if (!first) {
return false;
}
if (!checkHeadAndEndForSpace(first)) {
return false;
}
if (!isInteger(first) && !isFloat(first)) {
return false;
}
return true;
}
function validatePartAfterE(second) {
if (!second) {
return false;
}
if (!checkHeadAndEndForSpace(second)) {
return false;
}
if (!isInteger(second)) {
return false;
}
return true;
}
s = s.toLowerCase();
let pos = s.indexOf('e');
if (pos === -1) {
return false;
}
if (s.length === 1) {
return false;
}
const first = s.substring(0, pos);
const second = s.substring(pos + 1, s.length);
if (!validatePartBeforeE(first) || !validatePartAfterE(second)) {
return false;
}
return true;
}
判断是否是十六进制：
function isHex(hex) {
function isValidChar(c) {
const validChar = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'];
for (let i = 0; i < validChar.length; i++) {
if (c === validChar[i]) {
return true;
}
}
return false;
}
hex = preProcessing(hex);
if (!hex) {
return false;
}
hex = hex.toLowerCase();
if (hex.startsWith('0x')) {
hex = hex.substring(2);
} else {
return false;
}
for (let i = 0; i < hex.length; i++) {
if (!/[0-9]/.test(hex.charAt(0)) && !isValidChar(hex.charAt(i))) {
return false;
}
}
return true;
}
然后通过 Handler 将上边的功能串联起来即可：
/**
* @param {string} s
* @return {boolean}
*/
const isNumber = function (s) {
const isIntegerHandler = new Handler(isInteger);
const isFloatHandler = new Handler(isFloat);
const isScienceFormatHandler = new Handler(isScienceFormat);
const isHexHandler = new Handler(isHex);
isIntegerHandler.setNext(isFloatHandler).setNext(isScienceFormatHandler).setNext(isHexHandler);
return isIntegerHandler.passRequest(s);
};
通过责任链的设计模式，每一个函数都可以很好的进行复用，并且未来如果要新增一种类型判断，只需要加到责任链中即可，和之前的判断也完全独立。
易混设计模式
说到沿着「链」执行，应该会想到 装饰器模式 。
它和责任链模式看起来结构上是一致的，我的理解上主要有两点不同：
- 装饰器模式是对已有功能的增强，依次包装起来形成链式调用。而责任链模式从一开始就抽象出了很多功能，然后形成责任链。
- 装饰器模式会依次调用新增的功能直到最初的功能，责任链模式提供了一种中断的能力，调用到某个操作的时候可以直接终止掉，不是所有的功能都会调用。
总
当处理一件事情的时候发现会分很多种情况去讨论，此时可以考虑使用责任链模式进行功能的拆分，提高代码的复用性、扩展性以及可读性。
像 js 中底层的原型链、作用域链、Dom 元素的冒泡机制都可以看作是责任链模式的应用。