Паттерн Chain of Responsibility (ланцюжок обов’язків). Загальні відомості. Реалізація на C++

Зміст

Пошук на інших ресурсах:

1. Загальні відомості про паттерн Chain of Responsibility (ланцюжок обов’язків)

Паттерн Chain of Responsibility (ланцюжок обов’язків) відноситься до паттернів поведінки об’єктів. Паттерн призначений для створення ланцюжка об’єктів-отримувачів (обробників), які отримують та обробляють деякий запит від клієнта. Клієнт (клієнтський об’єкт) посилає запит, який може бути оброблений одним з об’єктів-отримувачів. Цей запит розглядається послідовно до його обробки.

Характерні риси паттерну:

об’єкт-клієнт, що ініціює запит, не володіє інформацією про те, який з об’єктів у ланцюгу буде цей запит обробляти. У запиту є анонімний отримувач (implicit receiver);
немає прямої залежності між відправником та приймачем. Запит від відправника переглядається об’єктами-приймачами по ланцюжку до тих пір, поки не буде оброблений;
об’єкт-обробник обробляє запит в залежності від виконання деякої умови. Якщо обробник не може обробити запит, він передає його наступному об’єкту-обробнику;
якщо, протягом перегляду всього ланцюга обробників, запит не був оброблений, то останній об’єкт обробник в ланцюгу може по особливому обробити цей запит.

Паттерн має наступні особливості реалізації:

створюється ієрархія класів, що містять посилання (покажчик) на свого спадкоємця (successor);
на основі ієрархії будується ланцюжок обробників. Тут створюються об’єкти-обробники, що мають посилання на свого наступника (successor). ;
створюється об’єкт-клієнт, що буде надсилати запит. Цей об’єкт-клієнт посилається на “найближчий” об’єкт-обробник. Термін “найближчий” означає, що об’єкти-обробники можуть посилатись один на одного з врахуванням деякої ієрархії класів. Ця ієрархія будується за принципом “від конкретного до загального”;
об’єкт-клієнт надсилає запит шляхом виклику відповідного методу (операції).

Взаємодію між клієнтом та об’єктами-обробниками можна сформулювати наступними кроками:

створити об’єкти, які обробляють запит та сформувати їх в ланцюг;
створити клієнта, який вказує на перший об’єкт в ланцюгу;
ініціювати запит клієнтом для його перегляду об’єктами-обробниками на питання обробки. Запит просувається по ланцюжку поки деякий об’єкт не обробить його.

Паттерн Chain of Responsibility використовується у наступних випадках:

коли існує більше ніж один об’єкт, здатний опрацювати запит. Цей об’єкт наперед невідомий та має бути знайдений автоматично;
коли потрібно відправити запит одному об’єкту з набору об’єктів, при цьому не знаючи, який саме об’єкт опрацює запит;
коли набір об’єктів, які мають опрацювати запит, формується динамічно.

⇑

2. Рисунок, що демонструє структуру паттерну Chain of Responsibility. Класи, що необхідні для реалізацїі паттерну

На рисунку 1 зображена структура паттерну Chain of Responsibility.

Рисунок 1. Структура паттерну Chain of Responsibility

Як видно з рисунку 1, для використання паттерну потрібно реалізувати наступні класи:

клас Handler – базовий клас, що реалізує інтерфейс для обробки запитів. Клас може реалізовувати зв’язок з послідовником;
класи ConcreteHandler1, ConcreteHandler2, …, ConcreteHandlerN що є конкретними обробниками. Кожен з цих класів обробляє запит, за який відповідає та має доступ до свого спадкоємця. Якщо запит неможливо обробити, то відбувається його передача спадкоємцю;
клієнтський клас Client – відправляє запит деякому об’єкту в ланцюжку ConcreteHandler1, ConcreteHandler2, …, ConcreteHandlerN.

На рисунку 2 зображена типова структура ланцюга об’єктів ConcreteHandler1, ConcreteHandler2, …, ConcreteHandlerN.

Рисунок 2. Структура об’єктів ConcreteHandler та організація “ланцюжка”

⇑

3. Переваги та недоліки

Паттерн “ланцюжок обов’язків” має наступні переваги:

об’єкт, що обробляє запит, не знає нічого про відправника та структуру ланцюжка;
об’єкт-клієнт, що посилає запит, не знає який об’єкт-отримувач опрацює запит;
спрощуються взаємозв’язки між об’єктом який відправляє запит та об’єктами, що отримують цей запит. Об’єкт-відправник має посилання тільки на “найближчого” наступника, йому не потрібно зберігати посилання на інші об’єкти-отримувачі;
ланцюжок обов’язків забезпечує гнучкість при розподілі обов’язків між об’єктами. Паттерн дозволяє додавати нових учасників у ланцюжок та змінювати їх обов’язки.

Недоліком даного паттерну є те, що запит може бути взагалі не оброблений. Якщо запит, пройшовши весь ланцюжок, досягає останнього об’єкта-обробника і не опрацьовується, то цей запит зникає. Такий випадок може виникнути у випадку неправильної побудови структури ланцюжка.

⇑

4. Приклад реалізації паттерну “Ланцюжок обов’язків” на мові C++

У даному прикладі реалізовано паттерн Chain of Responsibility для структури зображеної на рисунку 3.

Рисунок 3. Структура паттерну Chain of Responsibility для трьох обробників, реалізованого на C++

Програмний код, що реалізує паттерн Chain of Responsibility для трьох конкретних обробників наступний

#include <iostream>
using namespace std;

// Паттерн - Ланцюжок обов'язків

// Клас, який служить єдиним інтерфейсом
// для всіх об'єктів, що обробляють запит.
// У цьому класі вказуються спільні для об'єктів методи.
// Клас визначає:
// - внутрішнє поле successor - покажчик на спадкоємця;
// - конструктор Handler();
// - метод HandleRequest(), який призначений для оробки запиту;
// - метод DoRequest() - визначає, чи потрібно виконати запит;
// - метод SetHandler() - встановлює можливість обробки конкретним обробником.
class Handler
{
private:
  Handler* successor; // покажчик на послідовника (послідовник)
  int numHandler; // номер обробника, який обробляє запит (1..3)

public:
  // Конструктор
  Handler(Handler* _successor = nullptr, int numHandler = -1) :
    successor(_successor), numHandler(numHandler)
  { }

  // Віртуальний метод, призначений для обробки запиту.
  virtual void HandleRequest()
  {
    if (successor)
      successor->HandleRequest();
  }

  // Метод, що визначає, чи потрібно виконати запит
  virtual bool DoRequest()
  {
    return numHandler != -1;
  }

  // Метод, що встановлює обробника та можливість обробки
  virtual void SetHandler(Handler* _successor, int _numHandler)
  {
    successor = _successor;
    numHandler = _numHandler;
  }
};

// Конкретний обробник - 1
class ConcreteHandler1 :Handler
{
public:
  // Конструктор - отримує 2 параметри:
  // - покажчик на базовий клас;
  // - значення, що визначає, чи можна обробляти запит.
  ConcreteHandler1(Handler* handler, int numHandler = -1)
    : Handler(handler, numHandler)
  { }

  // Конкретний метод обробки
  virtual void HandleRequest()
  {
    // Перевірка, чи даний обробник обробляє запит.
    if (DoRequest()) // Якщо обробляє, то виконати відповідні дії
    {
      cout << "ConcreteHandler1.HandleRequest" << endl;
    }
    else
    {
      // якщо не обробляє, то передати виклик
      // наступному обробнику по ланцюжку
      Handler::HandleRequest();
    }
  }
};

// Конкретний обробник - 2
class ConcreteHandler2 :Handler
{
public:
  // Конструктор - отримує 2 параметри:
  // - покажчик на базовий клас;
  // - значення, що визначає, чи можна обробляти запит.
  ConcreteHandler2(Handler* handler, int numHandler = -1) :
    Handler(handler, numHandler)
  { }

  // Конкретний метод обробки
  virtual void HandleRequest()
  {
    // Перевірка, чи даний обробник обробляє запит.
    if (DoRequest()) // Якщо обробляє, то виконати відповідні дії
    {
      cout << "ConcreteHandler2.HandleRequest" << endl;
    }
    else
    {
      // якщо не обробляє, то передати виклик
      // наступному обробнику по ланцюжку
      Handler::HandleRequest();
    }
  }
};

// Останній конкретний обробник.
// Цей обробник замикає обробку.
// Тому йому не потрібно передавати посилання
// на попереднього обробника
class ConcreteHandler3 :Handler
{
public:
  // Конструктор - отримує 2 параметри:
  // - покажчик на базовий клас;
  // - значення, що визначає, чи можна обробляти запит.
  ConcreteHandler3(int numHandler = -1) : Handler(nullptr, numHandler)
  { }

  // Конкретний метод обробки
  virtual void HandleRequest()
  {
    // Перевірка, чи даний обробник обробляє запит.
    if (DoRequest()) // Якщо обробляє, то виконати відповідні дії
    {
      cout << "ConcreteHandler3.HandleRequest" << endl;
    }
    else
    {
      // якщо не обробляє, то вивести повідомлення
      // про те, що в ланцюжку немає відповідного обробника.
      cout << "There is no corresponding handler in the chain." << endl;
    }
  }
};

void main()
{
  // Код клієнта.
  // 1. Створити ланцюг з трьох обробників, задати їм відповідний номер обробки
  // 1.1. Першим створюється останній обробник в ланцюгу
  ConcreteHandler3* h3 = new ConcreteHandler3(3); // 3 - номер обробника в ланцюжку

  // 1.2. Наступний обробник номер 2, отримує посилання на попереднього обробника h3
  ConcreteHandler2* h2 = new ConcreteHandler2((Handler*)h3, 2);

  // 1.3. Останній обробник в ланцюжку - обробник номер 1
  ConcreteHandler1* h1 = new ConcreteHandler1((Handler*)h2, 1);

  // 2. Створити клієнта.
  //   Клієнт вказує на ланцюг об'єктів-обробників client -> h1-> h2 -> h3.
  Handler* client = new Handler((Handler*)h1);

  // 3. Ввести з клавіатури номер обробника
  int numObject;
  cout << "Enter object\'s number: ";
  cin >> numObject;

  // 4. В залежності від numObject реалізувати диспетчеризацію
  switch (numObject)
  {
    case 1:
      // Встановити обробника для клієнта
      client->SetHandler((Handler*)h1, 1); // обробник 1
      client->HandleRequest(); // викликати обробника 1
      break;
    case 2:
      // Встановити обробника для клієнта
      client->SetHandler((Handler*)h2, 2); // обробник 2
      client->HandleRequest(); // викликати обробника 2
      break;
    case 3:
      // Встановити обробника для клієнта
      client->SetHandler((Handler*)h3, 3); // обробник 3
      client->HandleRequest(); // викликати обробника 3
      break;
    default:
      cout << "Incorrect handler" << endl;
      break;
  }
}

Результат виконання програми

Enter object's number: 2
ConcreteHandler2.HandleRequest

⇑

Споріднені теми

C++. Поняття класу. Оголошення класу. Об’єкт класу. Класи в середовищі CLR. Інкапсуляція даних в класі

BestProg

Patterns. Паттерн Chain of Responsibility (ланцюжок обов’язків). Реалізація на C++