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关于前端:常见-JavaScript-设计模式-原来这么简单

jiezi

设计模式

设计模式总共有 23 种，但在前端畛域其实没必要全副都去学习，毕竟大部分的设计模式是在 JavaScript 中占的比重并不是那么大，本文会列举出一些 JavaScript 常见的、容易被忽视的设计模式，不过还是有必要先简略理解一下设计模式相干的概念.

设计模式是什么？

先举个形象的例子，比方当初正在考试而且恰好在考数学，实际上每道数学题目都对应着一种或多种解决公式（如和三角形相干的勾股定理），而这些解决公式是通过数学家钻研、推导、总结好的，咱们只须要把 题目 和 已有公式 对应上就很容易解决问题，而 设计模式 也是如此，只不过是它是绝对于 软件设计畛域 而言的.

设计模式（Design pattern） 是一套被重复应用、通过分类、代码设计教训的总结，简略来说设计模式就是为了解决 软件设计畛域 不同场景下相应问题的 解决方案.

设计准则（SOLID）

SOLID 实际上指的是五个根本准则，但在前端畛域波及到最多的是依然是后面两条：

  • 繁多性能准则（Single Responsibility Principle）
  • 凋谢关闭准则（Opened Closed Principle）
  • 里式替换准则（Liskov Substitution Principle）
  • 接口隔离准则（Interface Segregation Principle）
  • 依赖反转准则（Dependency Inversion Principle）

设计模式的类型

次要分为三个类型：

  • 创立型

    • 次要用于解耦 对象的实例化 过程，即用于创建对象，如对象实例化
    • 本文次要蕴含：简略工厂模式、形象工厂模式、单例模式、原型模式

  • 行为型

    • 次要用于优化不同 类 、 对象 、 接口 间的构造关系，如把 类 或 对象 联合在一起造成一个更大的构造
    • 本文次要蕴含：装璜器模式、适配器模式、代理模式

  • 结构型

    • 次要用于定义 类 和 对象 如何交互、划分责任、设计算法
    • 本文次要蕴含：策略模式、状态模式、观察者模式、公布订阅模式、迭代器模式

    创立型设计模式

    设计模式的外围是辨别逻辑中的 可变局部 和 不变局部，并使它们进行拆散，从而达到使变动的局部易扩大、不变的局部稳固.

    工厂模式

    简略工厂模式

    外围就是创立一个对象，这里的 可变局部 是 参数 ， 不变局部 是 共有属性.

举例：通过不同职级的员工创立员工相干信息，须要蕴含 name、age、position、job 等信息.

实现形式一：

  • 外围就是 可变局部 默认 参数化

    function Staff(name, age, position, job) {
  this.name = name;
  this.age = age;
  this.position = position;
  this.job = job;
}

const developer = new Staff('zs', 18, 'develoment', ['写 bug', '改 bug', '摸鱼']);
const productManager = new Staff('ls', 30, 'manager', ['提需要', '改需要', '面向 PPT 开发']);

    实现形式二：

  • 实际上在实现形式一中的 job 局部是和 position 是互相关联的，能够认为 job 局部是 不变的，因而能够依据 position 内容的内容来主动匹配 job

    function Staff(name, age, position, job) {
  this.name = name;
  this.age = age;
  this.position = position;
  this.job = job;
}

function StaffFactory(name, age, position){let job = []
  switch (position) {
      case 'develoment':
          job = ['写 bug', '改 bug', '摸鱼'];
          break;
      case 'manager':
          job = ['提需要', '改需要', '面向 PPT 开发'];
          break;
      ...
  }

  return new Staff(name, age, position, job);
}

const developer = StaffFactory('zs', 18, 'developer');
const productManager = StaffFactory('ls', 30, 'manager');

    形象工厂模式

    这个模式最显眼的就是 形象 两个字了，在如 Java 语言当中存在所谓的 抽象类，这个抽象类外面的所有属性和办法都没有具体实现，只有单纯的定义，而继承这个抽象类的子类必须要实现其对应的形象属性和形象办法.

在 JavaScript 中没有这样的间接定义，不过依据下面的形容其实咱们能够把它映射到 typescript 中的 interface 接口，了解到这其实让我联想到了 vue.js 中的 自定义渲染器，预留的自定义渲染器的各个办法目标就是实现跨平台的渲染形式

// 文件地位：packages\runtime-core\src\renderer.ts
export function createRenderer<
  HostNode = RendererNode,
  HostElement = RendererElement
>(options: RendererOptions<HostNode, HostElement>) {return baseCreateRenderer<HostNode, HostElement>(options)
}

// 文件地位：packages\runtime-core\src\renderer.ts
// RendererOptions 就是一个 Interface 接口
export interface RendererOptions<
  HostNode = RendererNode,
  HostElement = RendererElement
> {
  patchProp(
    el: HostElement,
    key: string,
    prevValue: any,
    nextValue: any,
    isSVG?: boolean,
    prevChildren?: VNode<HostNode, HostElement>[],
    parentComponent?: ComponentInternalInstance | null,
    parentSuspense?: SuspenseBoundary | null,
    unmountChildren?: UnmountChildrenFn
  ): void
  insert(el: HostNode, parent: HostElement, anchor?: HostNode | null): void
  remove(el: HostNode): void
  createElement(
    type: string,
    isSVG?: boolean,
    isCustomizedBuiltIn?: string,
    vnodeProps?: (VNodeProps & { [key: string]: any }) | null
  ): HostElement
  createText(text: string): HostNode
  createComment(text: string): HostNode
  setText(node: HostNode, text: string): void
  setElementText(node: HostElement, text: string): void
  parentNode(node: HostNode): HostElement | null
  nextSibling(node: HostNode): HostNode | null
  querySelector?(selector: string): HostElement | null
  setScopeId?(el: HostElement, id: string): void
  cloneNode?(node: HostNode): HostNode
  insertStaticContent?(
    content: string,
    parent: HostElement,
    anchor: HostNode | null,
    isSVG: boolean,
    start?: HostNode | null,
    end?: HostNode | null
  ): [HostNode, HostNode]
}

接下来咱们将以上的 typescript 的模式转变成 JavaScript 模式的形象模式：

// 形象 Render 类
class Renderer {
  patchProp(
    el,
    key,
    prevValue,
    nextValue,
    isSVG,
    prevChildren,
    parentComponent,
    parentSuspense,
    unmountChildren
  ) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  insert(el, parent, anchor) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  remove(el) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  createElement(type, isSVG, isCustomizedBuiltIn, vnodeProps) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  createText(text) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  createComment(text) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  setText(node, text) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  setElementText(node, text) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  parentNode(node) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  nextSibling(node) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  querySelector(selector) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  setScopeId(el, id) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  cloneNode(node) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
  insertStaticContent(content, parent, anchor, isSVG, start, end) {throw Error('形象工厂办法不能间接应用，你须要将我重写！！！');
  }
}

// 具体渲染函数的实现
class createRenderer extends Renderer{
    // 待实现的渲染器办法
    ...
}

单例模式

外围就是通过屡次 new 操作进行实例化时，可能保障创立 实例对象 的 唯一性.

vuex 中的单例模式

其实，vuex 中就应用到了 单例模式，代码自身比较简单，当 install 办法被屡次调用时，就会失去一个错误信息，并不会屡次向 Vue 中混入 vuex 中自定义的内容：

实现一个单例模式

这里举个封装 localStorage 办法的例子，并提供给内部对应的创立办法，如下：

let storageInstance = null;

class Storage {getItem(key) {let value = localStorage.getItem(key);
        try {return JSON.parse(value);
        } catch (error) {return value;}
    }

    setItem(key, value) {
        try {localStorage.setItem(JSON.stringify(value));
        } catch (error) {
            // do something
            console.error(error);
        }
    }
}

// 单例模式
export default function createStorage(){if(!storageInstance){storageInstance = new Storage();
    }
    return storageInstance;
}

原型模式

在 JavaScript 中原型模式是很常见的，JavaScript 中实现的 继承 或者叫 委托 兴许更适合，因为它不等同于如 Java 等语言中的继承，毕竟 JavaScript 的 继承 是基于原型（prototype）来实现.

class Person {say() {console.log(`hello, my name is ${this.name}!`);
    }

    eat(foodName) {console.log(`eating ${foodName}`);
    }
}

class Student extends Person {constructor(name) {super();
        this.name = name;
    }
}

const zs = new Student('zs');
const ls = new Student('ls');

console.log(zs.say === ls.say);// Java 中是不相等的，JavaScript 中是相等的
console.log(zs.eat === ls.eat);// Java 中是不相等的，JavaScript 中是相等的

vue2 中的原型模式

文件地位：\src\core\instance\lifecycle.js

结构型设计模式

装璜器模式

外围是在不扭转原 对象 / 办法 的根底上，通过对其进行包装拓展，使原有 对象 / 办法 能够满足更简单的需要.

装璜器实质

装璜器模式实质上就是 函数的传参和调用 ，通过函数为已有 对象 / 办法 进行扩大，而不必批改原对象 / 办法，满足 凋谢关闭准则.

通过配置 babel 通过将 test.js 转为为 bable_test.js 用来查看装璜器的实质：

babel.config.json

{
  "presets": [
    [
      "@babel/preset-env",
      {
        "targets": {"node": "current"}
      }
    ]
  ],
  "plugins": [["@babel/plugin-proposal-decorators", { "legacy": true}],
    ["@babel/plugin-proposal-class-properties", { "loose": true}]
  ]
}

test.js

// 定义装璜器
function decoratorTest(target) {console.log(target);
}

// 应用装璜器，装璜 Person 类
@decoratorTest
class Person {say() {}
  eat() {}
}

执行 babel test.js –out-file babel_test.js 命令是生成 babel_test.js

"use strict";

var _class;

function decoratorTest(target) {console.log(target);
}

let Person = decoratorTest(_class = class Person {say() {}

  eat() {}

}) || _class;

React 中的装璜器模式 —— HOC 高阶组件

高阶组件 是参数为 组件 ，返回值为新组件的 函数，在 React 中 HOC 通常用于复用组件公共逻辑.

// TodoList 组件
class TodoList extends React.Component {}

// HOC 函数
function WrapContainer(Comp) {
  return (<div style={{ border: "1px solid red", padding: 10}}>
      <Comp title="todo" />
    </div>
  );
}

// HOC 装璜 TodoList 组件，为 TodoList 组件包裹红色边框
const newTodoList = WrapContainer(TodoList);

适配器模式

适配器模式实质就是 让本来不兼容的性能可能失效，防止大规模批改代码，对外提供对立应用.

Axios 中的适配器

通过观察 Axios 的目录构造，很容就发现其应用了适配器模式：

其实 Axios 中的 adapters 次要目标是依据以后运行时环境，向外返回对应的适配器 adapter，而这个适配器要做的其实就是兼容 web 浏览器环境和 node 环境的 http 申请，保障对外裸露的依然是对立的 API 接口

代理模式

代理模式顾名思义就是 不能间接拜访指标对象，须要通过代理器来实现拜访，通常是为了晋升性能、保障平安等.

事件代理

事件代理是很常见的性能优化伎俩之一，react 的事件机制也采纳了事件代理的形式（篇幅无限可自行理解），这里演示简略的 JavaScript 事件代理：

<div id="container">
  <p>this number is 1</p>
  <p>this number is 2</p>
  <p>this number is 3</p>
  <p>this number is 4</p>
  <p>this number is 5</p>
</div>

<script>
  const container = document.querySelector("#container");
  container.addEventListener("click", function (e) {alert(e.target.textContent);
  });
</script>

Vue 中的代理 Proxy

Vue.js 3 中通过 Proxy 实现了对数据的代理，任何读取、设置的操作都会被 代理对象 的 handlers 拦挡到，从而实现 Vue 中的 track 和 trigger

行为型设计模式

策略模式

策略模式实际上就是定义一系列的算法，将单个性能封装起来，并且对扩大凋谢.

举个例子

如果咱们须要为某个游乐场的门票价格做差异化询价，次要人员类型分为 儿童、成年人、老年人 三种，其对应的门票折扣为 8 折、9 折、8.5 折

if-else 代码一把梭

毛病：无论哪种人员类型的折扣变动，都须要批改 finalPrice 函数，不合乎对 对批改关闭

function finalPrice(type, price) {if (type === "child") {
    // do other thing
    return price * 0.8;
  }

  if (type === "adult") {
    // do other thing
    return price * 0.9;
  }

  if (type === "aged") {
    // do other thing
    return price * 0.85;
  }
}

繁多性能封装

毛病：若人员类型减少妇女类型，依然须要批改 finalPrice 函数，且不合乎 对扩大凋谢

function childPrice(price) {
  // do other thing
  return price * 0.8;
}

function adultPrice(price) {
  // do other thing
  return price * 0.9;
}

function agedPrice(price) {
  // do other thing
  return price * 0.85;
}

function finalPrice(type, price) {if (type === "child") {return childPrice(price);
  }

  if (type === "adult") {return adultPrice(price);
  }

  if (type === "aged") {return agedPrice(price);
  }
}

创立映射关系

通过映射关系，很好的将 finalPrice 和 具体的计算逻辑进行拆散，在须要扩大类型时，只须要批改 priceTypeMap 对象而不必批改对外裸露的 finalPrice 函数.

const priceTypeMap = {child: function (price) {
    // do other thing
    return price * 0.8;
  },
  adult: function (price) {
    // do other thing
    return price * 0.9;
  },
  aged: function (price) {
    // do other thing
    return price * 0.85;
  },
};

function finalPrice(type, price) {return priceTypeMap[type](price);
}

状态模式

状态模式容许一个对象在其外部状态产生扭转时，可能扭转本来的行为.

举例子

如果当初咱们须要设计一个售票机器，次要发售 巴士、火车、飞机票等，价格别离为 50、150、1000，并且可能依据残余票数决定是否可能持续购买.

通过策略模式实现外围代码逻辑

有了下面的 策略模式 的思维，立马就能够设计出如下的代码：

毛病：没有依据残余票数决定是否能够持续售卖，次要起因就在于抽离的 ticketTypeMap 和 TicketMachine 之间的状态没有关联

const ticketTypeMap = {bus() {
    // do other thing
    return 50;
  },
  train() {
    // do other thing
    return 150;
  },
  plane() {
    // do other thing
    return 1000;
  },
};

class TicketMachine {constructor() {
    // 残余票数
    this.remain = {
      bus: 100,
      train: 150,
      plane: 200,
    };
  }

  selling(type) {return ticketTypeMap[type]();}
}

关联对象状态 — 函数传参

通过函数传参的形式将对象传递给指标函数，让指标函数通过该对象拜访和批改对象外部的状态.

const ticketTypeMap = {bus(remain) {if (remain.bus <= 0) return Error("道歉，巴士票已售完");
    remain.bus--;
    return 50;
  },
  train(remain) {if (remain.train <= 0) return Error("道歉，火车票已售完");
    remain.train--;
    return 150;
  },
  plane(remain) {if (remain.plane <= 0) return Error("道歉，飞机票已售完");
    remain.plane--;
    return 1000;
  },
};

class TicketMachine {constructor() {
    // 残余票数
    this.remain = {
      bus: 100,
      train: 150,
      plane: 200,
    };
  }

  selling(type) {return ticketTypeMap[type](this.remain);
  }
}

关联对象状态 — 整合办法

实际上 ticketTypeMap 映射的办法和 TicketMachine 有较强的关联性，不应该独自存在，因而，能够将这个映射对象整合进 TicketMachine 当中

class TicketMachine {constructor() {
    // 残余票数
    this.remain = {
      bus: 100,
      train: 150,
      plane: 200,
    };
  }

  ticketTypeMap = {
    that: this,
    bus() {const { remain} = this.that;
      if (remain.bus <= 0) return Error("道歉，巴士票已售完");
      remain.bus--;
      return 50;
    },
    train() {const { remain} = this.that;
      if (remain.train <= 0) return Error("道歉，火车票已售完");
      remain.train--;
      return 150;
    },
    plane() {const { remain} = this.that;
      if (remain.plane <= 0) return Error("道歉，飞机票已售完");
      remain.plane--;
      return 1000;
    },
  };

  selling(type) {return this.ticketTypeMap[type]();}
}

观察者模式

观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个指标对象，当这个指标对象的状态发生变化时，会告诉所有观察者对象，使它们可能自动更新.

vue 中的观察者模式

vue 中的响应式原理就应用了 观察者模式，咱们简略回顾一下其工作流程：

  • compile：将模板内容编译失去对应的 render 渲染函数

  • render：渲染函数执行生成 VNode，通过 patch 函数初始化视图 view

    • Observe：负责将 data 中返回的对象进行数据劫持（getter/setter），且其中会应用 Dep 来实现 watcher 的存储，相当于 被观察者
    • Dep：在触发 getter 时执行 dep.depend() 实际上执行的是 watcher.addDep()，该办法会将以后的 dep 对象保留到 Watcher，同时将以后的 watcher 通过 dep.addSub() 增加到 Dep 中
    • Watcher：相当于 观察者，提供对立的 update() 办法供 Dep 调用

  • data changed：响应式数据产生变更，触发数据劫持操作 setter

    • 进而执行 dep.notify() 办法，通过循环去执行 watcher.update() 办法，即执行 queueWatcher() 将 watcher 增加到 queue 队列中
    • 最初由 scheduler 调度器 中执行 nextTick(flushSchedulerQueue) 进行异步队列刷新操作

以上过程中，显然 Observe 和 Watcher 就是 被观察者 和 观察者，因为 Observe 中实现了对 Watcher 的收集和监听到数据状态发生变化时告诉 Watcher 更新的解决，能够认为 Dep 只是 Observe 中应用到的一个存储和派发 Watcher 的工具.

公布订阅模式

公布订阅模式有三个外围：发布者、事件核心、订阅者 ，且公布订阅模式中的 发布者 和 订阅者 不能间接进行通信，必须要通过 事件核心 来对立调度.

与观察者模式的区别

实际上，公布订阅模式和观察者模式在概念上十分类似，做的事件也都统一，次要区别在于：

  • 公布订阅模式依赖于 事件核心 对立调度 发布者 和 订阅者 ， 发布者 和 订阅者 不间接进行通信
  • 观察者模式中的 被观察者 和 观察者 是间接建设连贯的， 被观察者 须要保留 观察者 的信息， 观察者 须要提供对立的 办法 供观察者进行应用

实现公布订阅模式

vue 中的 全局事件总线（Event Bus）和 node 中的 Event Emitter，甚至是浏览器中的事件注册（addEventListener）和执行，它们都属于公布订阅模式.

上面实现一个简略的公布订阅模式：

class EventEmitter {constructor() {this.handlers = {};
  }

  on(name, handle) {if (!this.handlers[name]) {this.handlers[name] = [];}

    this.handlers[name].push(handle);
  }

  emit(name, ...args) {if (this.handlers[name]) {this.handlers[name].forEach((handle) => {handle(...args);
      });
    }
  }

  off(name, handle) {if (this.handlers[name]) {this.handlers[name] = this.handlers[name].filter((h) => {if (handle) return h !== handle;
        return false;
      });
    }
  }

  once(name, handle) {const onceHandle = (...args) => {handle(...args);
      this.off(name, onceHandle);
    };

    this.on(name, onceHandle);
  }
}

迭代器模式

迭代器模式是指提供一种办法程序拜访一个聚合对象中的各个元素，而又不须要裸露该对象的外部示意，外围目标就是 遍历.

JavaScript 中的遍历形式

  • Array：for…of、for…in、forEach、map、filter
  • Object：for…in
  • Map：for…of、forEach
  • Set：for…of、forEach

看起来很难有一种办法可能兼容以上几种数据结构的遍历形式，即不须要思考数据结构自身就能实现遍历的目标，但咱们能够基于 ES6 的 Symbol.iterator 实现自定义迭代器.

Symbol.iterator 实现通用迭代

Symbol.iterator 为每一个对象定义了默认的迭代器，领有该迭代器后就能够被 for...of 循环应用.

function $each(data, handle) {if (typeof data !== "object") throw TypeError("data should be object!");

  if (!data[Symbol.iterator]) {Object.prototype[Symbol.iterator] = function () {
      let i = 0;
      let keys = Reflect.ownKeys(this);
      return {next() {
          const done = i >= keys.length;
          return {value: done ? undefined : keys[i++],
            done,
          };
        },
      };
    };
  }

  for (const item of data) {handle(item);
  }
}

最初

大前端的各种新技术层出不穷，很容易漠视如数据结构、设计模式等根底内容，其实看很多设计模式相干的内容，很少有讲得简略易懂的，终归是没有联合现有的框架去学习到底是如何应用起来。

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