行为类模式：观察者模式VS责任链模式。

谁践踏了优雅 2024-02-19 00:19 61阅读 0赞

为什么要把观察者模式和责任链模式放在一起对比呢？看起来这两个模式没有太多的相似性，真没有吗？回答是有。我们在观察者模式中也提到了触发链（也叫做观察者）的问题，一个具体的角色既可以是观察者，也可以是被观察者，这样就形成了一个观察者链。这与责任链模式非常类似，他们都实现了事务的链条化处理，比如说在上课的时候你睡着了，打鼾声音太大，盖过了老师讲课声音，老师火了，捅到了校长这里，校长也处理不了，然后告状给你父母，于是你的魔鬼日子来临了，这是责任链模式，老师、校长、父母都是链中的一个具体角色，事件（你睡觉）在链中传递，最终由一个具体的节点来处理，并将结果反馈给调用者（你挨揍了）。那什么是触发链？你还是在课堂上睡觉，还是打鼾声音太大，老师火了，但是老师掏出个扩音器来讲课，于是你睡不着了，同时其他同学的耳朵遭殃了，这就是触发链，其实老师既是观察者（相对你）也是被观察者（相对其他同学），事件从“你睡觉”到老师这里转化为“扩音器放大声音”，这也是一个链条结构，但是链结构中传递的事情改变了。

我们还是从一个具体的例子来说明两者的区别，DNS协议相信大家都听说过，只要在“网络设置”中设置一个DNS服务器地址就可以把我们需要的域名翻译成IP地址。DNS协议还是比较简单的，传递过去一个域名以及记录标志（比如是要A记录还是要MX记录），DNS就开始查找自己的记录树，找到后把IP地址反馈给请求者。我们可以在Windows操作系统中了解一下NDS解析过程，在DNS窗口下输入nslookup命令。

DNS服务器解析IP地址，是怎么设计的呢？他规定了每个区域的DNS服务器（Local DNS）只保留自己区域的域名解析，对于不能解析的域名，则提交上级域名解析器解析，最终由一台位于美国洛杉矶的顶级域名服务器进行解析，返回结果。很明显这是一个事务的链结构处理，我们使用两种模式来实现该解析过程。

## 责任链模式实现DNS解析过程 ##

首先我们定义一下业务场景，这里有三个DNS服务器：上海DNS服务器（区域服务器）、中国顶级DNS服务器（父服务器）、全球顶级DNS服务器。

假设有请求者发触请求，由上海DNS进行解析，如果能够解析，则返回结果，若不能解析，则提交给父服务器（中国顶级DNS）进行解析，若还不能解析，则提交到全球顶级DNS进行解析，若还不能解析呢？那就返回该域名无法解析。

Recorder是一个BO对象，他记录DNS服务器解析后的结果，包括域名、IP地址、属主（即由谁来解析的），除此之外还有getter/setter方法。DnsServer抽象类中的resolve方法是一个基本方法，每个DNS服务器都必须拥有该方法，他对DNS进行解析，如何解析呢？具体是由echo方法来实现的，每个DNS服务器独自实现。我们首先看一下解析记录Recorder类，如下所示。

public class Recorder {
    	// 域名
    	private String domain;
    	// IP地址
    	private String ip;
    	// 属主
    	private String owner;
    
    	public String getDomain() {
    		return domain;
    	}
    
    	public void setDomain(String domain) {
    		this.domain = domain;
    	}
    
    	public String getIp() {
    		return ip;
    	}
    
    	public void setIp(String ip) {
    		this.ip = ip;
    	}
    
    	public String getOwner() {
    		return owner;
    	}
    
    	public void setOwner(String owner) {
    		this.owner = owner;
    	}
    
    	@Override
    	public String toString() {
    		String str = "域名：" + this.domain;
    		str = str + "\nIP地址：" + this.ip;
    		str = str + "\n解析者：" + this.owner;
    		return str;
    	}
    }

为什么要覆写toString方法呢？是为了打印展示的需要，可以直接把Recorder的信息打印出来。我们再来看抽象域名服务器，如下所示。

public abstract class DnsServer {
    	// 上级DNS是谁
    	private DnsServer upperServer;
    
    	/**
    	 * 解析域名
    	 * 
    	 * @param domain
    	 * @return
    	 */
    	public final Recorder resolve(String domain) {
    		Recorder recorder = null;
    		if (isLocal(domain)) { // 是从本服务器能解析的域名
    			recorder = this.echo(domain);
    		} else { // 本服务器不能解析
    			// 提交上级DNS进行解析
    			recorder = this.upperServer.resolve(domain);
    		}
    		return recorder;
    	}
    
    	/**
    	 * 指向上级DNS
    	 * 
    	 * @param upperServer
    	 */
    	public void setUpperServer(DnsServer upperServer) {
    		this.upperServer = upperServer;
    	}
    
    	/**
    	 * 每个DNS都有一个数据处理区（ZONE），检查域名是否在本区中
    	 * 
    	 * @param domain
    	 * @return
    	 */
    	protected abstract boolean isLocal(String domain);
    
    	/**
    	 * 每个DNS服务器都必须实现解析任务
    	 * 
    	 * @param domain
    	 * @return
    	 */
    	protected Recorder echo(String domain) {
    		Recorder recorder = new Recorder();
    		// 获得IP地址
    		recorder.setIp(getIpAddress());
    		recorder.setDomain(domain);
    		return recorder;
    	}
    
    	/**
    	 * 随机产生一个IP地址，工具类
    	 * 
    	 * @return
    	 */
    	private String getIpAddress() {
    		Random random = new Random();
    		String address = random.nextInt(255) + "." + random.nextInt(255) + "."
    				+ random.nextInt(255) + "." + random.nextInt(255);
    		return address;
    	}
    }

在该类中有一个方法——getIpAddress方法——没有在类图中展现出来，他用于实现随机生成IP地址，这是我们为模拟DNS解析场景而建立的一个虚拟方法，在实际的应用中是不可能出现的。抽象DNS服务器编写完成，我们再来看具体的DNS服务器，先看上海的DNS服务器，如下所示。

public class SHDnsServer extends DnsServer {
    
    	@Override
    	protected Recorder echo(String domain) {
    		Recorder recorder = super.echo(domain);
    		recorder.setOwner("上海DNS服务器");
    		return recorder;
    	}
    
    	@Override
    	protected boolean isLocal(String domain) {
    		return domain.endsWith(".sh.cn");
    	}
    
    }

为什么覆写echo方法？各具体的DNS服务器实现自己的解析过程，属于个性化处理，他代表的是每个DNS服务器的不同处理逻辑。还要注意一下，我们在这里做了一个简化处理，所有以“.sh.cn”结尾的域名都由上海DNS服务器解析。其他的中国顶级DNS和全球顶级DNS实现过程类似，如下所示。

public class ChinaTopDnsServer extends DnsServer {
    	@Override
    	protected Recorder echo(String domain) {
    		Recorder recorder = super.echo(domain);
    		recorder.setOwner("中国顶级DNS服务器");
    		return recorder;
    	}
    
    	@Override
    	protected boolean isLocal(String domain) {
    		return domain.endsWith(".cn");
    	}
    
    }
    public class TopDnsServer extends DnsServer {
    	@Override
    	protected Recorder echo(String domain) {
    		Recorder recorder = super.echo(domain);
    		recorder.setOwner("全球顶级DNS服务器");
    		return recorder;
    	}
    
    	@Override
    	protected boolean isLocal(String domain) {
    		// 所有的域名最终的解析地点
    		return true;
    	}
    
    }

所有的DNS服务器都准备好了，下面我们写一个客户端来模拟一下IP地址是怎么解析的，如下所示。

public class Client {
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		// 上海域名服务器
    		DnsServer sh = new SHDnsServer();
    		// 中国顶级域名服务器
    		DnsServer china = new ChinaTopDnsServer();
    		// 全球顶级域名服务器
    		DnsServer top = new TopDnsServer();
    		// 定义查询路径
    		china.setUpperServer(top);
    		sh.setUpperServer(china);
    		// 解析域名
    		System.out.println("=====域名解析模拟器=====");
    		while (true) {
    			System.out.println("\n请输入域名（输入N退出）：");
    			String domain = (new BufferedReader(
    					new InputStreamReader(System.in))).readLine();
    			if ("n".equalsIgnoreCase(domain)) {
    				return;
    			}
    			Recorder recorder = sh.resolve(domain);
    			System.out.println("----DNS服务器解析结果----");
    			System.out.println(recorder);
    		}
    	}
    }

这个模拟过程看起来很完整，他完全就是责任链模式的一个具体应用，把一个请求放置到链中的首节点，然后由链中的某个节点进行解析并将结果反馈给调用者。但是，我可以负责任的告诉你：这个解析过程是有缺陷的，什么缺陷？后面会说明。

## 触发链模式实现DNS解析过程 ##

上面说到使用责任链模式模拟DNS解析过程是有缺陷的，究竟有什么缺陷？我们来做一个实现，在dos窗口下输入nslookup命令，然后输入多个域名，注意观察返回值有哪些数据是相同的。可以看出，解析者都相同，都是由同一个DNS服务器解析的，准确的说都是由本机配置的DNS服务器做的解析。这与我们上面的模拟过程是不相同的，看看我们模拟的过程，对请求者来说，“.sh.cn”是由区域DNS解析的，“.com”却是由全球顶级DNS解析的，与真实的过程不相同，这是怎么回事呢？

肯定地说，采用责任链模式模拟DNS解析过程是不完美的，或者说是有缺陷的，怎么来修复这个缺陷呢？实际上，例如本机请求查询一个www.abcdefg.com的域名，上海DNS服务器解析不到这个域名，于是提交到中国顶级DNS服务器，如果中国顶级DNS服务器有该域名的记录，则找到该记录，反馈到上海DNS服务器，上海DNS服务器做两件事务处理：一是响应请求者，二是存储该记录，以备其他请求者再次查询，这类似于数据缓存。

整个场景我们已经清晰，想想看，我们把请求者看成是被观察者，他的行为或属性变更通知了观察者——上海DNS，上海DNS又作为被观察者出现了自己不能处理的行为（行为改变），通知了中国顶级DNS，依此类推，这是不是一个非常标准的触发链？而且还必须是同步的触发，异步触发已经在该场景中失去了意义。他的类图与责任链模式很相似，仅仅多了一个Observable父类和Observer接口，但是在实现上这两种模式有非常大的差异。我们先来解释一下抽象DnsServer的作用。

*  标识声明

表示所有的DNS服务器都具备双重身份：既是观察者也是被观察者，这很重要，他声明所有的服务器都具有相同的身份标志，具有该标志后就可以在链中随意移动，而无需固定在链中的某个位置（这也是链的一个重要特性）。

*  业务抽象

方法setUpperServer的作用是设置父DNS，也就是设置自己的观察者，update方法不仅仅是一个事件的处理者，也同时是事件的触发者。

我们来看代码，首先是最简单的，Recorder类与责任链模式中的记录相同，这里不再赘述。那我们就先看看该模式的核心抽象DnsServer，如下所示。

public abstract class DnsServer extends Observable implements Observer {
    	/**
    	 * 处理请求，也就是接收到事件后的处理
    	 */
    	@Override
    	public void update(Observable o, Object arg) {
    		Recorder recorder = (Recorder) arg;
    		// 如果本机能解析
    		if (this.isLocal(recorder)) {
    			recorder.setIp(this.getIpAddress());
    		} else { // 本机不能解析，则提交到上级DNS
    			this.responseFromUpperServer(recorder);
    		}
    		// 签名
    		this.sign(recorder);
    	}
    
    	/**
    	 * 作为被观察者，允许增加观察者，这里上级DNS一般只有一个
    	 * 
    	 * @param dnsServer
    	 */
    	public void setUpperServer(DnsServer dnsServer) {
    		// 先清空，然后再增加
    		super.deleteObservers();
    		super.addObserver(dnsServer);
    	}
    
    	/**
    	 * 向父DNS请求解析，也就是通知观察者
    	 * 
    	 * @param recorder
    	 */
    	private void responseFromUpperServer(Recorder recorder) {
    		super.setChanged();
    		super.notifyObservers(recorder);
    	}
    
    	/**
    	 * 每个DNS服务器签上自己的名字
    	 * 
    	 * @param recorder
    	 */
    	protected abstract void sign(Recorder recorder);
    
    	/**
    	 * 每个DNS服务器都必须定义自己的处理级别
    	 * 
    	 * @param recorder
    	 * @return
    	 */
    	protected abstract boolean isLocal(Recorder recorder);
    
    	/**
    	 * 随机产生一个IP地址，工具类
    	 * 
    	 * @return
    	 */
    	private String getIpAddress() {
    		Random random = new Random();
    		String address = random.nextInt(255) + "." + random.nextInt(255) + "."
    				+ random.nextInt(255) + "." + random.nextInt(255);
    		return address;
    	}
    }

注意看一下responseFromUpperServer方法，他只允许设置一个观察者，因为一般的DNS服务器都只有一个上级DNS服务器。sign方法是签名，这个记录是由谁解析出来的，就由各个实现类独自来实现。三个DnsServer的实现类都比较简单，如下所示。

public class SHDnsServer extends DnsServer {
    
    	@Override
    	protected void sign(Recorder recorder) {
    		recorder.setOwner("上海DNS服务器");
    	}
    
    	@Override
    	protected boolean isLocal(Recorder recorder) {
    		return recorder.getDomain().endsWith(".sh.cn");
    	}
    
    }
    public class ChinaTopDnsServer extends DnsServer {
    
    	@Override
    	protected void sign(Recorder recorder) {
    		recorder.setOwner("中国顶级DNS服务器");
    	}
    
    	@Override
    	protected boolean isLocal(Recorder recorder) {
    		return recorder.getDomain().endsWith(".cn");
    	}
    
    }
    public class TopDnsServer extends DnsServer {
    
    	@Override
    	protected void sign(Recorder recorder) {
    		recorder.setOwner("全球顶级DNS服务器");
    	}
    
    	@Override
    	protected boolean isLocal(Recorder recorder) {
    		// 所有的域名最终的解析地点
    		return true;
    	}
    
    }

我们再建立一个场景类模拟一下DNS解析过程，如下所示。

public class Client {
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		// 上海域名服务器
    		DnsServer sh = new SHDnsServer();
    		// 中国顶级域名服务器
    		DnsServer china = new ChinaTopDnsServer();
    		// 全球顶级域名服务器
    		DnsServer top = new TopDnsServer();
    		// 定义查询路径
    		china.setUpperServer(top);
    		sh.setUpperServer(china);
    		// 解析域名
    		System.out.println("=====域名解析模拟器=====");
    		while (true) {
    			System.out.println("\n请输入域名（输入N退出）：");
    			String domain = (new BufferedReader(
    					new InputStreamReader(System.in))).readLine();
    			if ("n".equalsIgnoreCase(domain)) {
    				return;
    			}
    			Recorder recorder = new Recorder();
    			recorder.setDomain(domain);
    			sh.update(null, recorder);
    			System.out.println("---DNS服务器解析结果---");
    			System.out.println(recorder);
    		}
    	}
    }

与责任链模式中的场景类很相似。读者请注意sh.update(null,recorder)这句代码，这是我们虚拟了观察者触发动作，完整的做法是把场景类作为一个被观察者，然后设置观察者为上海DNS服务器，在进行测试，其结果完全相同。

仔细看一下我们的代码逻辑，上下两个节点之间的关系很微妙，很有意思。

*  下级节点对上级节点顶礼膜拜

比如我们输入的这个域名www.xx.com，上海域名服务器只知道他是由父节点（中国顶级DNS服务器）解析的，而不知道父节点把该请求转发给了更上层节点（全球顶级DNS服务器），也就是说下级节点关注的是上级节点的响应，只要是上级反馈的结果就认为是上级的。www.xxx.com这个域名最终是由最高节点（全球顶级DNS服务器）解析的，他把解析结果传递给第二个节点（中国顶级DNS服务器）时的签名为“全球顶级DNS服务器”，而第二个节点把请求传递给首节点（上海DNS服务器）时的签名被修改为“中国顶级DNS服务器”。所有从上级节点反馈的响应都认为是上级节点处理的结果，而不追究到底是不是真的上级节点处理的。

*  上级节点对下级节点绝对信任

上级节点只对下级节点负责，他不关心下级节点的请求从何而来，只要是下级发送的请求就认为是下级的。还是以www.xxx.com域名为例，当最高节点（全球顶级DNS服务器）获得解析请求时，他认为这个请求是谁的？当然是第二个节点（中国顶级DNS服务器）的，否则他也不会把结果反馈给他，但是这个请求的源头却是首节点（上海DNS服务器）的。

## 小结 ##

*  链中的消息对象不同

从首节点开始到最终的尾节点，两个链中传递的消息对象是不同的。责任链模式基本上不改变消息对象的结构，虽然每个节点都可以参与消费（一般是不参与消费），类似于“雁过拔毛”，但是他的结构不会改变，比如从首节点传递进来一个String对象，不会到链尾的时候成了int对象，这在责任链模式中是不可能的，但是在触发链模式中是允许的，链中传递的对象可以自由变化，只要上下级节点对传递对象了解即可，他不要求链中的消息对象不变化，他只要求链中相邻两个节点的消息对象固定。

*  上下节点的关系不同

在责任链模式中，上下节点没有关系，都是接收同样的对象，所有传递的对象都是从链受传递过来，上一节点是什么没有关系，只要按照自己的逻辑处理就成。而触发链模式就不同了，他的上下级关系很亲密，下级对上级顶礼膜拜，上级对下级绝对信任，链中的任意两个相邻节点都是一个牢固的独立团体。

*  消息的分销渠道不同

在责任链模式中，一个消息从链首传递进来后，就开始沿着链条向链尾运动，方向是单一的、固定的；而触发链模式则不同，由于他采用的是观察者模式，所以有非常大的灵活性，一个消息传递到链首后，具体怎么传递是不固定的，可以以广播方式传递，也可以以跳跃式方式传递，这取决于处理消息的逻辑。