32.3 觀察者模式VS責任鏈模式 為什么要把觀察者模式和責任鏈模式放在一起對比呢？看起來這兩個模式沒有太多的相似性，真沒有嗎？回答是有。我們在觀察者模式中也提到了觸發鏈（也叫做觀察者鏈）的問題，一個具體的角色既可以是觀察者，也可以是被觀察者，這樣就形成了一個觀察者鏈。這與責任鏈模式非常類似，它們都實現了事務的鏈條化處理，比如說在上課的時候你睡著了，打鼾聲音太大，蓋過了老師講課聲音，老師火了，捅到了校長這里，校長也處理不了，然后告狀給你父母，于是你的魔鬼日子來臨了，這是責任鏈模式，老師、校長、父母都是鏈中的一個具體角色，事件（你睡覺）在鏈中傳遞，最終由一個具體的節點來處理，并將結果反饋給調用者（你挨揍了）。那什么是觸發鏈？你還是在課堂上睡覺，還是打鼾聲音太大，老師火了，但是老師掏出個擴音器來講課，于是你睡不著了，同時其他同學的耳朵遭殃了，這就是觸發鏈，其中老師既是觀察者（相對你）也是被觀察者（相對其他同學），事件從“你睡覺”到老師這里轉化為“擴音器放大聲音”，這也是一個鏈條結構，但是鏈結構中傳遞的事件改變了。 我們還是以一個具體的例子來說明兩者的區別，DNS協議相信大家都聽說過，只要在“網絡設置”中設置一個DNS服務器地址就可以把我們需要的域名翻譯成IP地址。DNS協議還是比較簡單的，傳遞過去一個域名以及記錄標志（比如是要A記錄還是要MX記錄），DNS就開始查找自己的記錄樹，找到后把IP地址反饋給請求者。我們可以在Windows操作系統中了解一下DNS解析過程，在DOS窗口下輸入nslookup命令后，結果如圖32-6所示。  圖32-6 DNS服務器解析域名 我們的意圖就是要DNS服務器192.168.10.1解析出www.xxx.com.cn的IP地址，DNS服務器是如何工作的呢？圖32-6中的192.168.10.1這個DNS Server存儲著全球的域名和IP之間的對應關系嗎？不可能，目前全球的域名數量是1.7億個，如此龐大的數字，每個DNS服務器都存儲一份，還怎么快速響應？DNS解析的響應時間一般都是毫秒級別的，如此高的性能要求還怎么讓DNS服務器遍地開花呢？而且域名變更非常頻繁，數據讀寫的量也非常大，不可能每個DNS服務器都保留這1.7億數據，那么是怎么設計的呢？DNS協議還是很聰明的，它規定了每個區域的DNS服務器（Local DNS）只保留自己區域的域名解析，對于不能解析的域名，則提交上級域名解析器解析，最終由一臺位于美國洛杉磯的頂級域名服務器進行解析，返回結果。很明顯這是一個事務的鏈結構處理，我們使用兩種模式來實現該解析過程。 32.3.1 責任鏈模式實現DNS解析過程 本小節我們用責任鏈模式來實現DNS解析過程。首先我們定義一下業務場景，這里有三個DNS服務器：上海DNS服務器（區域服務器）、中國頂級DNS服務器（父服務器）、全球頂級DNS服務器，其示意圖如圖32-7所示。  圖32-7 DNS解析示意圖 假設有請求者發出請求，由上海DNS進行解析，如果能夠解析，則返回結果，若不能解析，則提交給父服務器（中國頂級DNS）進行解析，若還不能解析，則提交到全球頂級DNS進行解析，若還不能解析呢？那就返回該域名無法解析。確實，這與責任鏈模式非常相似，我們把這一過程抽象一下，類圖如圖32-8所示。  圖32-8 責任鏈模式實現DNS解析的類圖 我們來解釋一下類圖，Recorder是一個BO對象，它記錄DNS服務器解析后的結果，包括域名、IP地址、屬主（即由誰解析的），除此之外還有getter/setter方法。DnsServer抽象類中的resolve方法是一個基本方法，每個DNS服務器都必須擁有該方法，它對DNS進行解析，如何解析呢？具體是由echo方法來實現的，每個DNS服務器獨自實現。類圖還是比較簡單的，我們首先看一下解析記錄Recorder類，如代碼清單32-31所示。 代碼清單32-31 解析記錄 public?class?Recorder?{ ?????//域名 ?????private?String?domain; ?????//IP地址 ?????private?String?ip; ?????//屬主 ?????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; ?????} ?????//輸出記錄信息 ?????@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; ?????} } 為什么要覆寫toString方法呢？是為了打印展示的需要，可以直接把Recorder的信息打印出來。我們再來看抽象域名服務器，如代碼清單32-32所示。 代碼清單32-32 抽象域名服務器 public?abstract?class?DnsServer?{ ?????//上級DNS是誰 ?????private?DnsServer?upperServer; ?????//解析域名 ?????public?final?Recorder?resolve(String?domain){ ?????????????Recorder?recorder=null; ?????????????if(isLocal(domain)){//是本服務器能解析的域名 ?????????????????????recorder?=?echo(domain); ?????????????}else{//本服務器不能解析 ?????????????????????//提交上級DNS進行解析 ?????????????????????recorder?=?upperServer.resolve(domain); ?????????????} ?????????????return?recorder; ?????} ?????//指向上級DNS ?????public?void?setUpperServer(DnsServer?_upperServer){ ?????????????this.upperServer?=?_upperServer; ?????} ?????//每個DNS都有一個數據處理區（ZONE）,檢查域名是否在本區中 ?????protected?abstract?boolean?isLocal(String?domain); ?????//每個DNS服務器都必須實現解析任務 ?????protected?Recorder?echo(String?domain){ ?????????????Recorder?recorder?=?new?Recorder(); ?????????????//獲得IP地址 ?????????????recorder.setIp(genIpAddress()); ?????????????recorder.setDomain(domain); ?????????????return?recorder; ?????} ?????//隨機產生一個IP地址，工具類 ?????private?String?genIpAddress(){ ?????????????Random?rand?=?new?Random(); ?????????????String?address?=?rand.nextInt(255)?+?"."?+?rand.nextInt(255)?+?"."+?rand.nextInt(255)?+?"."+?rand.nextInt(255); ?????????????return?address; ?????} } 在該類中有一個方法——genIpAddress方法——沒有在類圖中展現出來，它用于實現隨機生成IP地址，這是我們為模擬DNS解析場景而建立的一個虛擬方法，在實際的應用中是不可能出現的。抽象DNS服務器編寫完成，我們再來看具體的DNS服務器，先看上海的DNS服務器，如代碼清單32-33所示。 代碼清單32-33 上海DNS服務器 public?class?SHDnsServer?extends?DnsServer?{ ?????@Override ?????protected?Recorder?echo(String?domain)?{ ?????????????Recorder?recorder=?super.echo(domain); ?????????????recorder.setOwner("上海DNS服務器"); ?????????????return?recorder; ?????} ?????//定義上海的DNS服務器能處理的級別 ?????@Override ?????protected?boolean?isLocal(String?domain)?{ ?????????????return?domain.endsWith(".sh.cn"); ?????} } 為什么要覆寫echo方法？各具體的DNS服務器實現自己的解析過程，屬于個性化處理，它代表的是每個DNS服務器的不同處理邏輯。還要注意一下，我們在這里做了一個簡化處理，所有以".sh.cn"結尾的域名都由上海DNS服務器解析。其他的中國頂級DNS和全球頂級DNS實現過程類似，如代碼清單32-34、32-35所示。 代碼清單32-34 中國頂級DNS服務器 public?class?ChinaTopDnsServer?extends?DnsServer?{ ?????@Override ?????protected?Recorder?echo(String?domain)?{ ????????????????Recorder?recorder?=?super.echo(domain); ????????????????recorder.setOwner("中國頂級DNS服務器"); ????????????????return?recorder; ?????} ?????@Override ?????protected?boolean?isLocal(String?domain)?{ ????????????????return?domain.endsWith(".cn"); ?????} } 代碼清單32-35 全球頂級DNS服務器 public?class?TopDnsServer?extends?DnsServer?{ ?????@Override ?????protected?Recorder?echo(String?domain)?{ ?????????????Recorder?recorder?=?super.echo(domain); ?????????????recorder.setOwner("全球頂級DNS服務器"); ?????????????return?recorder; ?????} ?????@Override ?????protected?boolean?isLocal(String?domain)?{ ?????????????//所有的域名最終的解析地點 ?????????????return?true; ?????} } 所有的DNS服務器都準備好了，下面我們寫一個客戶端來模擬一下IP地址是怎么解析的，如代碼清單32-36所示。 代碼清單32-36 場景類 public?class?Client?{ ?????public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{ ?????????????//上海域名服務器 ?????????????DnsServer?sh?=?new?SHDnsServer(); ?????????????//中國頂級域名服務器 ?????????????DnsServer?china?=?new?ChinaTopDnsServer(); ?????????????//全球頂級域名服務器 ?????????????DnsServer?top?=?new?TopDnsServer(); ?????????????//定義查詢路徑 ?????????????china.setUpperServer(top); ?????????????sh.setUpperServer(china); ?????????????//解析域名 ?????????????System.out.println("=====域名解析模擬器====="); ?????????????while(true){ ?????????????????????System.out.print("\n請輸入域名(輸入N退出):"); ?????????????????????String?domain?=?(new?BufferedReader(new?InputStreamReader?(System.in))).readLine(); ?????????????????????if(domain.equalsIgnoreCase("n")){ ?????????????????????????????return; ?????????????????????} ?????????????????????Recorder?recorder?=?sh.resolve(domain); ?????????????????????System.out.println("----DNS服務器解析結果----"); ?????????????????????System.out.println(recorder);??????????????? ?????????????} ?????} } 我們來模擬一下，運行結果如下所示： =====域名解析模擬器===== 請輸入域名(輸入N退出):www.xxx.sh.cn ----DNS服務器解析結果---- 域名：www. xxx.sh.cn IP地址：69.224.162.154 解析者：上海DNS服務器 請輸入域名(輸入N退出):www. xxx.com.cn ----DNS服務器解析結果---- 域名：www. xxx.com.cn IP地址：51.28.66.140 解析者：中國頂級DNS服務器 請輸入域名(輸入N退出):www. xxx.com ----DNS服務器解析結果---- 域名：www. xxx.com IP地址：73.247.80.117 解析者：全球頂級DNS服務器 請輸入域名(輸入N退出):n 請注意看運行結果，以".sh.cn"結尾的域名確實由上海DNS服務器解析了，以".cn"結尾的域名由中國頂級DNS服務器解析了，其他域名都由全球頂級DNS服務器解析。這個模擬過程看起來很完整，它完全就是責任鏈模式的一個具體應用，把一個請求放置到鏈中的首節點，然后由鏈中的某個節點進行解析并將結果反饋給調用者。但是，我可以負責任地告訴你：這個解析過程是有缺陷的，什么缺陷？后面會說明。 32.3.2 觸發鏈模式實現DNS解析過程 上面說到使用責任鏈模式模擬DNS解析過程是有缺陷的，究竟有什么缺陷？大家是不是覺得這個解析過程很完美了，沒什么問題了？那說明你對DNS協議了解得還不太深入。我們來做一個實驗，在dos窗口下輸入nslookup命令，然后輸入多個域名，注意觀察返回值有哪些數據是相同的。可以看出，解析者都相同，都是由同一個DNS服務器解析的，準確地說都是由本機配置的DNS服務器做的解析。這與我們上面的模擬過程是不相同的，看看我們模擬的過程，對請求者來說，".sh.cn"是由區域DNS解析的，".com"卻是由全球頂級DNS解析的，與真實的過程不相同，這是怎么回事呢？ 肯定地說，采用責任鏈模式模擬DNS解析過程是不完美的，或者說是有缺陷的，怎么來修復這個缺陷呢？我們先來看看真實的DNS解析過程，如圖32-9所示。  圖32-9 真實的DNS解析示意圖 解析一個域名的完整路徑如圖32-9中的標號①～⑥所示，首先由請求者發送一個請求，然后由上海DNS服務器嘗試解析，若不能解析再通過路徑②轉發給中國頂級DNS進行解析，解析后的結果通過路徑⑤返回給上海DNS服務器，然后由上海DNS服務器通過路徑⑥返回給請求者。同樣，若中國頂級DNS不能解析，則通過路徑③轉由全球頂級DNS進行解析，通過路徑④把結果返回給中國頂級DNS，然后再通過路徑⑤返回給上海DNS。注意看標號⑥，不管一個域名最終由誰解析，最終反饋到請求者的還是第一個節點，也就是說首節點負責對請求者應答，其他節點都不與請求者交互，而只與自己的左右節點交互。實際上我們的DNS服務器確實是如此處理的，例如本機請求查詢一個www.abcdefg.com的域名，上海DNS服務器解析不到這個域名，于是提交到中國頂級DNS服務器，如果中國頂級DNS服務器有該域名的記錄，則找到該記錄，反饋到上海DNS服務器，上海DNS服務器做兩件事務處理：一是響應請求者，二是存儲該記錄，以備其他請求者再次查詢，這類似于數據緩存。 整個場景我們已經清晰，想想看，我們把請求者看成是被觀察者，它的行為或屬性變更通知了觀察者——上海DNS，上海DNS又作為被觀察者出現了自己不能處理的行為（行為改變），通知了中國頂級DNS，依次類推，這是不是一個非常標準的觸發鏈？而且還必須是同步的觸發，異步觸發已經在該場景中失去了意義（讀者可以想想為什么）。 分析了這么多，我們用觸發鏈來模擬DNS的解析過程，如圖32-10所示。  圖32-10 觸發鏈模式實現DNS解析的類圖 與責任鏈模式很相似，僅僅多了一個Observable父類和Observer接口，但是在實現上這兩種模式有非常大的差異。我們先來解釋一下抽象DnsServer的作用。 ● 標示聲明 表示所有的DNS服務器都具備雙重身份：既是觀察者也是被觀察者，這很重要，它聲明所有的服務器都具有相同的身份標志，具有該標志后就可以在鏈中隨意移動，而無需固定在鏈中的某個位置（這也是鏈的一個重要特性）。 ● 業務抽象 方法setUpperServer的作用是設置父DNS，也就是設置自己的觀察者，update方法不僅僅是一個事件的處理者，也同時是事件的觸發者。 我們來看代碼，首先是最簡單的，Recorder類與責任鏈模式中的記錄相同，這里不再贅述。那我們就先看看該模式的核心抽象DnsServer，如代碼清單32-37所示。 代碼清單32-37 抽象DNS服務器 public?abstract?class?DnsServer?extends?Observable?implements?Observer?{ ?????//處理請求，也就是接收到事件后的處理 ?????public?void?update(Observable?arg0,?Object?arg1)?{ ?????????????Recorder?recorder?=?(Recorder)arg1; ?????????????//如果本機能解析 ?????????????if(isLocal(recorder)){ ?????????????????????recorder.setIp(genIpAddress()); ?????????????}else{//本機不能解析，則提交到上級DNS ?????????????????????responsFromUpperServer(recorder); ?????????????} ?????????????//簽名 ?????????????sign(recorder); ?????} ?????//作為被觀察者，允許增加觀察者，這里上級DNS一般只有一個 ?????public?void?setUpperServer(DnsServer?dnsServer){ ?????????????//先清空，然后再增加 ?????????????super.deleteObservers(); ?????????????super.addObserver(dnsServer); ?????} ?????//向父DNS請求解析，也就是通知觀察者 ?????private?void?responsFromUpperServer(Recorder?recorder){ ?????????????super.setChanged(); ?????????????super.notifyObservers(recorder); ?????} ?????//每個DNS服務器簽上自己的名字 ?????protected?abstract?void?sign(Recorder?recorder); ?????//每個DNS服務器都必須定義自己的處理級別 ?????protected?abstract?boolean?isLocal(Recorder?recorder); ?????//隨機產生一個IP地址，工具類 ?????private?String?genIpAddress(){ ?????????????Random?rand?=?new?Random(); ?????????????String?address?=?rand.nextInt(255)?+?"."?+?rand.nextInt(255)?+?"."+?rand.nextInt(255)?+?"."+?rand.nextInt(255); ?????????????return?address; ?????} } 注意看一下responseFromUpperServer方法，它只允許設置一個觀察者，因為一般的DNS服務器都只有一個上級DNS服務器。sign方法是簽名，這個記錄是由誰解析出來的，就由各個實現類獨自來實現。三個DnsServer的實現類都比較簡單，如代碼清單32-38、32-39、32-40所示。 代碼清單32-38 上海DNS服務器 public?class?SHDnsServer?extends?DnsServer?{ ?????@Override ?????protected?void?sign(Recorder?recorder)?{ ?????????????recorder.setOwner("上海DNS服務器"); ?????} ?????//定義上海的DNS服務器能處理的級別 ?????@Override ?????protected?boolean?isLocal(Recorder?recorder)?{ ?????????????return?recorder.getDomain().endsWith(".sh.cn"); ?????} } 代碼清單32-39 中國頂級DNS服務器 public?class?ChinaTopDnsServer?extends?DnsServer?{ ?????@Override ?????protected?void?sign(Recorder?recorder)?{ ?????????????recorder.setOwner("中國頂級DNS服務器"); ?????} ?????@Override ?????protected?boolean?isLocal(Recorder?recorder)?{ ?????????????return?recorder.getDomain().endsWith(".cn"); ?????} } 代碼清單32-40 全球頂級DNS服務器 public?class?TopDnsServer?extends?DnsServer?{ ?????@Override ?????protected?void?sign(Recorder?recorder)?{ ?????????????recorder.setOwner("全球頂級DNS服務器"); ?????} ????? ?????@Override ?????protected?boolean?isLocal(Recorder?recorder)?{ ?????????????//所有的域名最終的解析地點 ?????????????return?true; ?????} } 我們再建立一個場景類模擬一下DNS解析過程，如代碼清單32-41所示。 代碼清單32-41 場景類 public?class?Client?{ ?????public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{ ?????????????//上海域名服務器 ?????????????DnsServer?sh?=?new?SHDnsServer(); ?????????????//中國頂級域名服務器 ?????????????DnsServer?china?=?new?ChinaTopDnsServer(); ?????????????//全球頂級域名服務器 ?????????????DnsServer?top?=?new?TopDnsServer(); ?????????????//定義查詢路徑 ?????????????china.setUpperServer(top); ?????????????sh.setUpperServer(china); ?????????????//解析域名 ?????????????System.out.println("=====域名解析模擬器====="); ?????????????while(true){ ?????????????????????System.out.print("\n請輸入域名(輸入N退出):"); ?????????????????????String?domain?=?(new?BufferedReader(new?InputStreamReader?(System.in))).readLine(); ?????????????????????if(domain.equalsIgnoreCase("n")){ ?????????????????????????????return; ?????????????????????} ?????????????????????Recorder?recorder?=?new?Recorder(); ?????????????????????recorder.setDomain(domain); ?????????????????????sh.update(null,recorder); ?????????????????????System.out.println("----DNS服務器解析結果----"); ?????????????????????System.out.println(recorder);??????????????? ?????????????} ?????} } 與責任鏈模式中的場景類很相似。讀者請注意sh.update(null,recorder)這句代碼，這是我們虛擬了觀察者觸發動作，完整的做法是把場景類作為一個被觀察者，然后設置觀察者為上海DNS服務器，再進行測試，其結果完全相同，我們這里為減少代碼量采用了簡化處理，有興趣的讀者可以擴充實現。 我們來看看運行結果如何，結果如下所示： =====域名解析模擬器===== 請輸入域名(輸入N退出):www.xxx.sh.cn ----DNS服務器解析結果---- 域名：www.xxx.sh.cn IP地址：197.15.34.227 解析者：上海DNS服務器 請輸入域名(輸入N退出):www.xxx.com.cn ----DNS服務器解析結果---- 域名：www.xxx.com.cn IP地址：201.177.148.99 解析者：上海DNS服務器 請輸入域名(輸入N退出):www.xxx.com ----DNS服務器解析結果---- 域名：www.xxx.com IP地址：251.41.14.230 解析者：上海DNS服務器 請輸入域名(輸入N退出):n 可以看出，所有的解析結果都是由上海DNS服務器返回的，這才是真正的DNS解析過程。如何知道它是由上海DNS服務器解析的還是由別的DNS服務器解析的呢？很好辦，把代碼拷貝過去，然后調試跟蹤一下就可以了。或者仔細看看代碼，理解一下代碼邏輯也可以非常清楚地知道它是如何解析的。 再仔細看一下我們的代碼邏輯，上下兩個節點之間的關系很微妙，很有意思。 ● 下級節點對上級節點頂禮膜拜 比如我們輸入的這個域名www.xxx.com，上海域名服務器只知道它是由父節點（中國頂級DNS服務器）解析的，而不知道父節點把該請求轉發給了更上層節點（全球頂級DNS服務器），也就是說下級節點關注的是上級節點的響應，只要是上級反饋的結果就認為是上級的。www.xxx.com這個域名最終是由最高節點（全球頂級DNS服務器）解析的，它把解析結果傳遞給第二個節點（中國頂級DNS服務器）時的簽名為“全球頂級DNS服務器”，而第二個節點把請求傳遞給首節點（上海DNS服務器）時的簽名被修改為“中國頂級DNS服務器”。所有從上級節點反饋的響應都認為是上級節點處理的結果，而不追究到底是不是真的是上級節點處理的。 ● 上級節點對下級節點絕對信任 上級節點只對下級節點負責，它不關心下級節點的請求從何而來，只要是下級發送的請求就認為是下級的。還是以www.xxx.com域名為例，當最高節點（全球頂級DNS服務器）獲得解析請求時，它認為這個請求是誰的？當然是第二個節點（中國頂級DNS服務器）的，否則它也不會把結果反饋給它，但是這個請求的源頭卻是首節點（上海DNS服務器）的。 32.3.3 小結 通過對DNS解析過程的實現，我們發現觸發鏈和責任鏈雖然都是鏈結構，但是還是有區別的。 ● 鏈中的消息對象不同 從首節點開始到最終的尾節點，兩個鏈中傳遞的消息對象是不同的。責任鏈模式基本上不改變消息對象的結構，雖然每個節點都可以參與消費（一般是不參與消費），類似于“雁過拔毛”，但是它的結構不會改變，比如從首節點傳遞進來一個String對象或者Person對象，不會到鏈尾的時候成了int對象或者Human對象，這在責任鏈模式中是不可能的，但是在觸發鏈模式中是允許的，鏈中傳遞的對象可以自由變化，只要上下級節點對傳遞對象了解即可，它不要求鏈中的消息對象不變化，它只要求鏈中相鄰兩個節點的消息對象固定。 ● 上下節點的關系不同 在責任鏈模式中，上下節點沒有關系，都是接收同樣的對象，所有傳遞的對象都是從鏈首傳遞過來，上一節點是什么沒有關系，只要按照自己的邏輯處理就成。而觸發鏈模式就不同了，它的上下級關系很親密，下級對上級頂禮膜拜，上級對下級絕對信任，鏈中的任意兩個相鄰節點都是一個牢固的獨立團體。 ● 消息的分銷渠道不同 在責任鏈模式中，一個消息從鏈首傳遞進來后，就開始沿著鏈條向鏈尾運動，方向是單一的、固定的；而觸發鏈模式則不同，由于它采用的是觀察者模式，所以有非常大的靈活性，一個消息傳遞到鏈首后，具體怎么傳遞是不固定的，可以以廣播方式傳遞，也可以以跳躍方式傳遞，這取決于處理消息的邏輯。