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责任链模式下的程序处理

作者
  赵曦

日期
  2023/10/04

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## 1. 何为责任链模式

### 1.1 常规用法

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）是一种行为型设计模式，其目的是将请求的发送者和接收者解耦，并使多个对象都有机会处理该请求。在责任链模式中，请求沿着一个链路传递，直到有一个对象能够处理它为止。

在该模式中，通常有一个抽象的处理器（Handler）作为基类，定义了处理请求的接口和链中的下一个处理器的引用。每个具体处理器（Concrete Handler）继承自抽象处理器，实现了处理请求的方法。具体处理器决定是否处理请求，如果可以处理，则进行处理；如果不能处理，则将请求传递给链中的下一个处理器。

以下是责任链模式的关键角色：

- Handler（处理器）：定义了处理请求的接口和链中的下一个处理器的引用。
- ConcreteHandler（具体处理器）：继承自Handler，实现了处理请求的方法，决定是否处理请求，如果可以处理则进行处理，否则将请求传递给下一个处理器。

应用责任链模式的主要优点是：

- 降低了发送者和接收者之间的耦合，发送者无需知道哪个具体处理器能够处理请求，只需要将请求发送给第一个处理器即可。
- 可以动态调整处理链的顺序或新增、删除处理器，灵活性较高。

适用于以下情况：

- 当有多个对象可以处理一个请求，但具体哪个对象将处理请求在运行时才能确定。
- 需要将请求的发送者和接收者解耦，避免直接关联。

示例

假设有一个问题反馈系统，用户可以提交问题，并由多个处理器来处理这些问题。首先，定义一个抽象的处理器（Handler）类：

#include <iostream>
class Handler
{
protected:
Handler* _next;
public:
Handler() : _next(nullptr) {}
inline void setNext(Handler* next) { _next = next; }
virtual void handleRequest(const std::string& request) = 0;
};

然后，创建两个具体的处理器 `ConcreteHandler`：`BugHandler` 和 `FeatureHandler`。

- `BugHandler` 用于处理与软件缺陷相关的问题
- `FeatureHandler` 用于处理用户新功能请求

class BugHandler : public Handler
{
public:
void handleRequest(const std::string& request) override
{
if (request == "Bug")
std::cout << "BugHandler: Handling the bug report." << std::endl;
else if (_next != nullptr)
_next->handleRequest(request);
}
};
class FeatureHandler : public Handler
{
public:
void handleRequest(const std::string& request) override
{
if (request == "Feature")
std::cout << "FeatureHandler: Handling the feature request." << std::endl;
else if (_next != nullptr)
_next->handleRequest(request);
}
};

现在可以创建责任链并测试它。在下面的示例中，首先将 `BugHandler` 设置为责任链的第一个处理器，然后将 `FeatureHandler` 作为下一个处理器。

int main()
{
Handler* bugHandler = new BugHandler();
Handler* featureHandler = new FeatureHandler();
bugHandler->setNext(featureHandler);
bugHandler->handleRequest("Bug");
bugHandler->handleRequest("Feature");
bugHandler->handleRequest("Enhancement");
delete bugHandler;
delete featureHandler;
return 0;
}

输出结果将是：

BugHandler: Handling the bug report.
FeatureHandler: Handling the feature request.

在这个例子中，如果请求是 `"Bug"`，则 `BugHandler` 将处理它；如果请求是 `"Feature"`，则 `FeatureHandler` 将处理它；如果请求是其他类型（例如 `"Enhancement"`），则请求将传递给下一个处理器。这样，责任链模式允许多个对象有机会处理请求，并且可以动态调整节点顺序或新增、删除节点。

### 1.2 RMVL 修改后的用法

1.1 常规用法 中要定义指向下一个处理器的抽象指针，并且所有派生处理器均继承自一个基类，RMVL 功能模块不采用这种做法，因为

- 可能需要运行多个功能模块，并且功能模块之间可能存在各种各样的组合
- 每个功能模块负责的内容以及依赖的目标各不相同

因此，常规用法中的请求在 RMVL 功能模块中表示为数据组件，各功能模块的返回值 `XxxInfo` 则可以作为下一个功能模块的入参。可以继续参考此流程图

图 1 顶层模块流程图

程序处理III（预测）的入参包含了补偿模块的返回值信息 `rm::CompensateInfo`，程序处理IV（决策）的入参包含了前 3 个模块的返回值 `rm::DetectInfo`、`rm::CompensateInfo`、`rm::PredictInfo`。

## 2. 具体使用方法

下面给出一个简单的例子

bool run()
{
/* 读取数据 raw_data */
/* 提取通信得到的控制信息 */
auto flag = raw_data.flag;
auto color = raw_data.color;
/* 转换数据 */
const auto &[detect_flag, compensate_flag, predict_flag, decide_flag, camera_flag] = flag_map[flag];
// 视觉处理，这里采用 LUT 方式控制逻辑分支
cv::Mat src;
if (!capture_map[camera_flag]->read(src))
{
// 不能正常打开相机
WARNING_("相机打开异常");
return false;
}
// 程序处理 I: 识别
DetectInfo detect_info{};
try
{
detect_info = detector_map[detect_flag]->detect(groups, src, color, data, getTickCount());
}
catch (const rm::Exception &e)
{
ERROR_("Occurred an exception! %s", e.err.c_str());
groups.clear();
/* 发送默认数据 */
return false;
}
// 程序处理 II: 补偿
auto compensate_info = compensator_map[compensate_flag]->compensate(groups, shoot_speed, CompensateType::UNKNOWN);
// 预测
auto predict_info = predictor_map[predict_flag]->predict(groups, compensate_info.tof);
// 决策
auto decide_info = decider_map[decide_flag]->decide(groups, detect_info, compensate_info, predict_info);
/* 导出数据 */
return true;
}
rm::Exception
该类封装了有关程序中发生的错误的所有或几乎所有必要信息。异常通常是通过 RMVL_Error 和 RMVL_Error_ 宏隐式构造和抛出的
定义 util.hpp:137
WARNING_
#define WARNING_(...)
定义 util.hpp:36
ERROR_
#define ERROR_(...)
定义 util.hpp:50

注意

- 模块内部均设置了异常抛出的功能，当传入了错误的数据会抛出相应的异常，可参考 RMVLErrorCode 查看异常的类型。顶层模块需要妥善处理这些异常，例如使用 `try-catch` 语句来捕获异常，设置默认处理或者直接退出程序；
- 发送默认数据 与 导出数据 将在下一篇说明文档中介绍。

在完成程序处理后，需要完成数据的导出功能，包括

- 记录数据到文件
- 显示图像、打印信息到屏幕
- 发送控制指令到下位机

等需求，请参阅 导出数据、发出操控指令 一文。