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Chain of Responsibility Pattern

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(Credits: Blog von Vishal Chovatiya)

Wesentliche Merkmale

Kategorie: Behavioral Pattern

Ziel / Absicht:

In einem Satz:

„Bietet die Möglichkeit, eine Anfrage von mehr als einem Objekt/einer Komponente bearbeiten zu lassen.”

Das Chain of Responsibility Pattern ist ein Entwurfsmuster, das eine verkettete Liste von Methoden (Handlern) definiert, von denen jede eine bestimmte Anforderung (Funktionalität) verarbeiten kann. Wenn eine Anforderung an die Liste gesendet wird, wird sie zunächst dem ersten Handler in der Liste übergeben. Nun entscheidet jeder Handler für sich, die Anforderung entweder zu verarbeiten oder diese an den nächsten Handler in der Liste weiterzuleiten.

Problem:

Im Prinzip betrachten wir das Problem, dass ein bestimmtes Ereignis von einem anderen Objekt zu verarbeiten ist. Das Chain of Responsibility Pattern ist eine formale Beschreibung dieses Problems. Wir haben in diesem Muster eine Quelle (Ereignis, Event) und mehrere Objekte, die auf dieses Ereignis reagieren könnten. Das Ereignis wird bei Eintreten dem ersten Verarbeitungsobjekt übergeben. Dieses kann den Befehl verarbeiten (oder auch nicht) und/oder an seinen Nachfolger senden. Dies wird solange fortgesetzt, bis der Befehl verarbeitet wurde oder das Ende der Kette erreicht ist. Das Objekt, das den Befehl sendet (das Ereignis ausgelöst hat), weiß nicht, welches Objekt in der Kette aller Verarbeitungsobjekte den Befehl verarbeitet hat.

Lösung:

Das Pattern ermöglicht es, eine Anfrage an eine Kette von Verarbeitungsobjekten zu senden, ohne wissen zu müssen, welches Objekt / welche Objekte die Anfrage bearbeiten. Die Anfrage wird entlang der Kette weitergeleitet, bis ein oder mehrere Empfänger die Anfrage bearbeiten. Es kann auch sein, dass das Ereignis von keinem Empfänger bearbeitet wird. Der Absender eines Ereignisses ist nicht mit einem bestimmten Empfänger direkt verbunden.

Bzgl. der Verarbeitung sind mehrere Szenarien denkbar: Hat ein Verarbeitungsobjekt die Anfrage übernommen, kann es das Weiterreichen der Anfrage an die noch vorhandenen Objekte in der Kette unterlassen ("Single-Cast" Szenario). Umgekehrt ist es denkbar, dass eine Anfrage prinzipiell die gesamte Kette aller Verarbeitungsobjekte durchläuft. Kein, ein oder mehrere Objekte können hierbei ihren Beitrag zur Abarbeitung des Ereignisses beitragen.

Struktur (UML):

Das folgende UML-Diagramm beschreibt eine Implementierung des Chain of Responsibility Patterns. Es besteht im Wesentlichen aus drei Teilen:

  • Client: Diese Klasse übergibt das Ereignis (die Anforderung) an das erste Objekt in der Kette der Verarbeitungsobjekte.
  • HandlerBase: Repräsentiert eine Schnittstelle oder Basisklasse für die konkreten Handler einer Verarbeitungskette. Typischerweise enthält es eine Instanzvariable, die auf das nächste Handlerobjekt in der Verarbeitungskette verweist.
  • ConcreteHandler: Konkrete Implementierung der HandlerBase-Klasse.

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Chain of Responsibility Patterns.

Conceptual Example:

Quellcode

„Real-World” Example:

Wir betrachten als reale Anwendung dieses Entwurfsmusters die (triviale) Realisierung eines Anmeldeprozesses (Login). Dieser erfordert eine bestimmte Anzahl von Schritten, um erfolgreich abgeschlossen werden zu können, wie z.B. die Eingabe von Benutzername, Passwort, den Abgleich mit einem Captcha usw.

Ein erster Aufruf von

login->authenticate();

löst eine „Chain of Responsibility” Kette aus, um jeden für die Anmeldung erforderlichen Schritt einzeln in die Wege zu leiten.

Man kann den Anmeldeprozess auch auf einfachste Weise um weitere Schritte ergänzen, z.B. um einen Captcha-Abgleich hinzuzufügen, so wie dies für Benutzername und Passwort im Quellcode demonstriert wird.

Zuordnung der Klassen und Methoden:
  • Klasse Authentication – Klasse HandlerBase
  • Methode authenticate – Methode handleRequest
  • Methode nextAuthentication – Methode setSuccessor
  • Klasse AuthenticateUserName – Klasse ConcreteHandler
  • Klasse AuthenticatePassword – Klasse ConcreteHandler

Quellcode zum 'Authentication' Beispiel – Anwendungsfall des Chain of Responsibility Patterns.

Hinweis: In der Realisierung des Beispiels sind zwei Implementierungsdetails zu beachten:

  • Einsatz von Klasse std::unique_ptr<>.
  • std::move: std::unique_ptr<>-Objekte unterstützen nur die Verschiebe-Semantik.

Ausgabe:

Authentication of User Name succeeded!
Authentication of Password succeeded!
Authentication succeeded!

Literaturhinweise

Die Anregungen zum konzeptionellen Beispiel finden Sie unter

https://refactoring.guru/design-patterns

und

https://www.codeproject.com

vor.

Das Real-World-Beispiel kann hier im Original nachgelesen werden.

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