第90章设计模式与容错处理

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设计模式与容错处理：策略模式选择容错策略、状态模式管理状态、责任链处理异常

容错处理，说白了就是系统在出问题的时候还能「扛得住」。我做了十几年系统，见过太多因为容错没做好而翻车的案例。有一次线上支付服务挂了，就因为一个第三方接口超时，结果整个订单链路都堵死了。嗯，从那以后我特别重视容错设计。

今天咱们聊聊三个设计模式在容错场景下的配合：策略模式选容错策略、状态模式管服务状态、责任链模式处理异常。这三个模式组合起来，能搭出一套很灵活的容错框架。

  核心思路：容错不是简单的 try-catch，而是一套可配置、可扩展的策略体系。策略模式负责「选」，状态模式负责「管」，责任链负责「链式处理」。

一、策略模式：动态选择容错策略

容错策略有很多种：重试、降级、熔断、限流、静默失败……每个场景适合的策略不一样。我个人习惯把策略定义成接口，然后让调用方按需选择。

举个例子，一个远程调用失败了，你可以选择：

重试策略：最多重试3次，间隔递增
降级策略：返回缓存数据或默认值
熔断策略：直接拒绝请求，快速失败
静默策略：吞掉异常，记录日志

我在项目中遇到过一种情况：同一个接口，白天流量大时用降级策略，晚上流量小时用重试策略。策略模式正好能解决这种动态切换的问题。

// 策略接口
public interface FaultToleranceStrategy {
    void handle(Throwable t, Context ctx);
}

// 重试策略
public class RetryStrategy implements FaultToleranceStrategy {
    private int maxRetries = 3;
    
    public void handle(Throwable t, Context ctx) {
        int retryCount = ctx.getRetryCount();
        if (retryCount < maxRetries) {
            ctx.incrementRetry();
            // 执行重试逻辑
        } else {
            throw new RuntimeException("重试耗尽", t);
        }
    }
}

// 降级策略
public class DegradeStrategy implements FaultToleranceStrategy {
    public void handle(Throwable t, Context ctx) {
        // 返回降级数据
        ctx.setResult(DegradeData.getDefault());
    }
}

我的建议：策略不要写死，最好做成可配置的。比如通过配置文件或配置中心动态切换，这样线上出问题时不用重启服务。

二、状态模式：管理容错状态

容错不是一成不变的。一个服务可能从「正常」状态，变成「熔断」状态，再变成「半开」状态，最后恢复。状态模式就是用来管理这种状态流转的。

你想想看，熔断器有三个状态：

CLOSED（关闭）：正常状态，请求正常通过
OPEN（打开）：熔断状态，直接拒绝请求
HALF_OPEN（半开）：试探状态，放少量请求测试

状态模式的好处是：每个状态的行为是独立的，状态之间的转换逻辑清晰。我曾经在一个项目中用状态模式管理数据库连接池的健康状态，效果很好。

// 状态接口
public interface CircuitBreakerState {
    boolean allowRequest();
    void onSuccess();
    void onFailure();
}

// 关闭状态
public class ClosedState implements CircuitBreakerState {
    private int failureCount = 0;
    private int threshold = 5;
    
    public boolean allowRequest() { return true; }
    
    public void onFailure() {
        failureCount++;
        if (failureCount >= threshold) {
            // 切换到打开状态
        }
    }
}

// 打开状态
public class OpenState implements CircuitBreakerState {
    private long timeout;
    
    public boolean allowRequest() { 
        return System.currentTimeMillis() > timeout;
    }
    
    public void onSuccess() {
        // 切换到关闭状态
    }
}

注意：状态转换一定要考虑并发。多个线程同时修改状态，容易出问题。我建议用 CAS 或者加锁来保证状态切换的原子性。

三、责任链模式：链式处理异常

一个异常来了，可能不止一个处理器需要处理。比如：先记录日志，再发送告警，最后执行降级。责任链模式正好适合这种场景。

责任链的核心是：每个处理器只关心自己该做的事，处理完就传给下一个。这样新增一个处理器，不需要改现有代码。

// 处理器抽象
public abstract class ExceptionHandler {
    protected ExceptionHandler next;
    
    public void setNext(ExceptionHandler next) {
        this.next = next;
    }
    
    public void handle(Exception e, Context ctx) {
        doHandle(e, ctx);
        if (next != null) {
            next.handle(e, ctx);
        }
    }
    
    protected abstract void doHandle(Exception e, Context ctx);
}

// 日志处理器
public class LogHandler extends ExceptionHandler {
    protected void doHandle(Exception e, Context ctx) {
        Logger.log("异常发生: " + e.getMessage());
    }
}

// 告警处理器
public class AlertHandler extends ExceptionHandler {
    protected void doHandle(Exception e, Context ctx) {
        if (e instanceof TimeoutException) {
            AlertService.send("超时告警");
        }
    }
}

// 降级处理器
public class DegradeHandler extends ExceptionHandler {
    protected void doHandle(Exception e, Context ctx) {
        ctx.setResult(DegradeData.getDefault());
    }
}

避坑指南：我曾经在责任链里搞了个死循环——A处理器调了B，B又调了A。后来我加了个「已处理」标记，每个异常只处理一次。

四、三者如何配合

这三个模式不是孤立的。在实际项目中，它们经常一起出现：

策略模式决定「用什么策略」——比如根据错误类型选择重试还是降级
状态模式管理「当前状态」——比如熔断器是开还是关
责任链模式处理「异常流程」——比如先日志、再告警、最后降级

举个例子：一个 RPC 调用失败了，系统先查熔断器状态（状态模式），如果是关闭状态，就按策略执行重试（策略模式），重试失败后走责任链（记录日志、发送告警、返回降级数据）。

  总结一下：策略模式解决「怎么做」，状态模式解决「当前是什么状态」，责任链解决「谁来做」。三个模式各司其职，组合起来就是一套完整的容错框架。

五、SVG 框架图：容错处理核心逻辑

六、实战中的注意事项

光有模式还不够，落地时有些坑得避开：

策略不要太多：我见过有人搞了十几种策略，结果维护成本比收益还高。3-5种就够了。
状态要持久化：熔断器状态如果只存在内存里，服务重启就丢了。建议用 Redis 或数据库持久化。
责任链要可配置：每个异常走哪些处理器，最好能动态调整。我习惯用配置文件定义链的顺序。
别忘了监控：容错策略执行了多少次？熔断器打开了几次？这些指标一定要上报，不然出了问题都不知道。

我的经验：容错框架刚上线时，先只开日志和监控，不要直接上熔断。观察一段时间，确认策略没问题了，再逐步放开。这样即使有 bug，也不会影响线上业务。

好了，今天的内容就到这里。这三个模式配合起来，能帮你搭出一套灵活又稳定的容错系统。下次遇到类似需求，不妨试试这个组合。

📚 课程目录

设计模式与容错处理：策略模式选择容错策略、状态模式管理状态、责任链处理异常

一、策略模式：动态选择容错策略

二、状态模式：管理容错状态

三、责任链模式：链式处理异常

四、三者如何配合

五、SVG 框架图：容错处理核心逻辑

六、实战中的注意事项