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前端常见的设计模式-知了汇智

前端常见的设计模式

  今天主要介绍一下我们平常会经常用到的设计模式,设计模式总的来说有23种,而设计模式在前端中又该怎么运用呢,接下来主要对比较前端中常见的设计模式做一个介绍

  一、什么是设计模式

  一般来说,设计模式代表了最佳的实践,通常被有经验的面向对象的软件开发人员所采用,在我们平时的软件开发中,经常需要用到各种设计模式,设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结,使用设计模式是为了重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。

  设计模式可以说是软件工程的基石,合理的使用设计模式,可以使我们的代码真正的工程化,在项目中使用设计模式可以完美的解决很多问题,在设计模式中,大概来说总共有23种,而具体要用哪一种还需要根据情况而定,就像平时在前端开发中,我比较熟悉的就是工厂模式,原型模式和MVC这些模式啦,接下来主要对其中的一些设计模式进行一个比较详细的介绍。

前端常见的设计模式

 

  二、设计模式的分类

  首先,还是需要先说一下设计模式的分类,刚才说到设计模式总的来说有23种,而这23种,又可以分为以下四大类

  1、创建型模式

  创建型模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式,而不是使用 new 运算符直接实例化对象,这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活,主要包括以下几种:

  工厂模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式

  2、结构型模式

  结构型模式关注类和对象的组合继承的概念被用来组合接口和定义组合对象获得新功能的方式,主要包括以下几种:

  适配器模式、桥接模式、过滤器模式、组合模式、装饰器模式、外观模式、享元模式、代理模式

  3、行为型模式

  行为型模式关注对象之间的通信,主要包括以下几种:

  责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、空对象模式、策略模式、模板模式、访问者模式

  4、J2EE模式

  J2EE模式关注表示层,这些模式是由 Sun Java Center 鉴定的,主要包括以下几种:

  MVC 模式、业务代表模式、组合实体模式、数据访问对象模式、前端控制器模式、拦截过滤器模式、服务定位器模式、传输对象模式

  三、设计模式六大原则

  上面介绍了几种不同设计的模式,而所有的设计模式都需要遵循下面的六大原则

  1、开闭原则

  开闭原则的意思是:对扩展开放,对修改关闭,在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码

  2、里氏代换原则

  里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现,里氏代换原则是对开闭原则的补充,实现开闭原则的关键步骤就是抽象化,而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范

  3、依赖倒转原则

  这个原则是开闭原则的基础,具体内容:针对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体

  4、接口隔离原则

  这个原则的意思是:使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好,它还有另外一个意思是:降低类之间的耦合度,此可见,其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想,它强调降低依赖,降低耦合

  5、最少知道原则

  最少知道原则是指:一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立

  6、合成复用原则

  合成复用原则是指:尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承

  四、常见的设计模式

  设计模式有很多种,接下来,我将介绍其中的几种,并且介绍这些设计模式怎么运用在前端中

  1、工厂模式

  工厂模式是用来创建对象的一种最常用的设计模式,我们不暴露创建对象的具体逻辑,而是将将逻辑封装在一个函数中,那么这个函数就可以被视为一个工厂,工厂模式根据抽象程度的不同可以分为:简单工厂,工厂方法和抽象工厂,接下来,将对简单工厂和工厂方法在JavaScript中的运用举个简单的例子

  (1)简单工厂

  简单工厂模式又叫静态工厂模式,由一个工厂对象决定创建某一种产品对象类的实例,主要用来创建同一类对象

  比如说,在实际的项目中,我们常常需要根据用户的权限来渲染不同的页面,高级权限的用户所拥有的页面有些是无法被低级权限的用户所查看,所以我们可以在不同权限等级用户的构造函数中,保存该用户能够看到的页面。在根据权限实例化用户

let UserFactory = function (role) {
  function SuperAdmin() {
    this.name = "超级管理员",
    this.viewPage = ['首页', '通讯录', '发现页', '应用数据', '权限管理']
  }
  function Admin() {
    this.name = "管理员",
    this.viewPage = ['首页', '通讯录', '发现页', '应用数据']
  }
  function NormalUser() {
    this.name = '普通用户',
    this.viewPage = ['首页', '通讯录', '发现页']
  }

  switch (role) {
    case 'superAdmin':
      return new SuperAdmin();
      break;
    case 'admin':
      return new Admin();
      break;
    case 'user':
      return new NormalUser();
      break;
    default:
      throw new Error('参数错误, 可选参数:superAdmin、admin、user');
  }
}

//调用
let superAdmin = UserFactory('superAdmin');
let admin = UserFactory('admin') 
let normalUser = UserFactory('user')

  在上面的例子中,UserFactory就是一个简单工厂,在该函数中有3个构造函数分别对应不同的权限的用户,当我们调用工厂函数时,只需要传递superAdmin, admin, user这三个可选参数中的一个获取对应的实例对象

  优点:简单工厂的优点在于,你只需要一个正确的参数,就可以获取到你所需要的对象,而无需知道其创建的具体细节

  缺点:在函数内包含了所有对象的创建逻辑(构造函数)和判断逻辑的代码,每增加新的构造函数还需要修改判断逻辑代码,我们的对象不是上面的3个而是30个或更多时,这个函数会成为一个庞大的超级函数,便得难以维护,简单工厂只能作用于创建的对象数量较少,对象的创建逻辑不复杂时使用

  (2)工厂方法

  工厂方法模式的本意是将实际创建对象的工作推迟到子类中,这样核心类就变成了抽象类,但是在JavaScript中很难像传统面向对象那样去实现创建抽象类,所以在JavaScript中我们只需要参考它的核心思想即可,我们可以将工厂方法看作是一个实例化对象的工厂类

  比如说上面的例子,我们用工厂方法可以这样写,工厂方法我们只把它看作是一个实例化对象的工厂,它只做实例化对象这一件事情,我们采用安全模式创建对象

//安全模式创建的工厂方法函数
let UserFactory = function(role) {
  if(this instanceof UserFactory) {
    var s = new this[role]();
    return s;
  } else {
    return new UserFactory(role);
  }
}

//工厂方法函数的原型中设置所有对象的构造函数
UserFactory.prototype = {
  SuperAdmin: function() {
    this.name = "超级管理员",
    this.viewPage = ['首页', '通讯录', '发现页', '应用数据', '权限管理']
  },
  Admin: function() {
    this.name = "管理员",
    this.viewPage = ['首页', '通讯录', '发现页', '应用数据']
  },
  NormalUser: function() {
    this.name = '普通用户',
    this.viewPage = ['首页', '通讯录', '发现页']
  }
}

//调用
let superAdmin = UserFactory('SuperAdmin');
let admin = UserFactory('Admin') 
let normalUser = UserFactory('NormalUser')

  在简单工厂中,如果我们新增加一个用户类型,需要修改两个地方的代码,一个是增加新的用户构造函数,一个是在逻辑判断中增加对新的用户的判断,而在抽象工厂方法中,我们只需要在UserFactory.prototype中添加就可以啦

  2、代理模式

  代理模式主要是为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问,主要解决在直接访问对象时带来的问题,比如说:要访问的对象在远程的机器上,在面向对象系统中,有些对象由于某些原因(比如对象创建开销很大,或者某些操作需要安全控制,或者需要进程外的访问),直接访问会给使用者或者系统结构带来很多麻烦,我们可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层

  代理模式最基本的形式是对访问进行控制,代理对象和另一个对象(本体)实现的是同样的接口,实际上工作还是本体在做,它才是负责执行所分派的任务的那个对象或类,代理对象所做的不外乎节制对本体的访问,代理对象并不会在另一对象的基础上添加方法或修改其方法,也不会简化那个对象的接口,它实现的接口与本体完全相同,所有对它进行的方法调用都会被传递给本体

(function(){
    // 示例代码
     
    // 目标对象,是真正被代理的对象
    function Subject(){}
    Subject.prototype.request = function(){};
 
    /**
     * 代理对象
     * @param {Object} realSubject [持有被代理的具体的目标对象]
     */
    function Proxy(realSubject){
        this.realSubject = readSubject;
    }
    Proxy.prototype.request = function(){
        this.realSubject.request();
    };
}());

  在上面的代码中,Proxy可以控制对真正被代理对象的一个访问,在代理模式中,比较常见的就是虚拟代理,虚拟代理用于控制对那种创建开销很大的本体的访问,它会把本体的实例化推迟到有方法被调用的时候,比如说,现在我们假设PublicLibrary的实例化很慢,不能在网页加载的时候立即完成,我们可以为其创建一个虚拟代理,让它把PublicLibrary的实例化推迟到必要的时候,比如说我们在前端中经常用到的图片懒加载,就可以用虚拟代理

  3、观察者模式

  如果大家学过一些像vue,react这些框架,相信大家对观察者模式一定很熟悉,现在很多mvvm框架都用到了观察者模式这个思想,观察者模式又叫做发布—订阅模式,它定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都将得到通知和更新,观察者模式提供了一个订阅模型,其中对象订阅事件并在发生时得到通知,这种模式是事件驱动的编程基石,它有利益于良好的面向对象的设计

  下面举个例子,比如我们给页面中的一个dom节点绑定一个事件,其实就可以看做是一种观察者模式

document.body.addEventListener("click", function() {
    alert("Hello World")
},false )
document.body.click() //模拟用户点击

  在上面的例子中,需要监听用户点击 document.body 的动作,但是我们是没办法预知用户将在什么时候点击的,因此我们订阅了 document.body 的 click 事件,当 body 节点被点击时,body 节点便会向订阅者发布 "Hello World" 消息

  4、单例模式

  单例模式保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点,保证一个类只有一个实例,实现的方法一般是先判断实例存在与否,如果存在直接返回,如果不存在就创建了再返回,这就确保了一个类只有一个实例对象

  下面举个例子,在js中,我们可以使用闭包来创建实现这种模式

var single = (function(){
    var unique;

    function getInstance(){
    // 如果该实例存在,则直接返回,否则就对其实例化
        if( unique === undefined ){
            unique = new Construct();
        }
        return unique;
    }

    function Construct(){
        // ... 生成单例的构造函数的代码
    }

    return {
        getInstance : getInstance
    }
})();

  在上面的代码中,我们可以使用single.getInstance来获取到单例,并且每次调用均获取到同一个单例,在我们平时的开发中,我们也经常会用到这种模式,比如当我们单击登录按钮的时候,页面中会出现一个登录框,而这个浮窗是唯一的,无论单击多少次登录按钮,这个浮窗只会被创建一次,因此这个登录浮窗就适合用单例模式

  5、策略模式

  策略模式指的是定义一些列的算法,把他们一个个封装起来,目的就是将算法的使用与算法的实现分离开来,避免多重判断条件,更具有扩展性

  下面也是举个例子,现在超市有活动,vip为5折,老客户3折,普通顾客没折,计算最后需要支付的金额,如果不使用策略模式,我们的代码可能和下面一样

function Price(personType, price) {
    //vip 5 折
    if (personType == 'vip') {
        return price * 0.5;
    } 
    else if (personType == 'old'){ //老客户 3 折
        return price * 0.3;
    } else {
        return price; //其他都全价
    }
}

  在上面的代码中,我们需要很多个判断,如果有很多优惠,我们又需要添加很多判断,这里已经违背了刚才说的设计模式的六大原则中的开闭原则了,如果使用策略模式,我们的代码可以这样写

// 对于vip客户
function vipPrice() {
    this.discount = 0.5;
}
 
vipPrice.prototype.getPrice = function(price) {
  return price * this.discount;
}
// 对于老客户
function oldPrice() {
    this.discount = 0.3;
}
 
oldPrice.prototype.getPrice = function(price) {
    return price * this.discount;
}
// 对于普通客户
function Price() {
    this.discount = 1;
}
 
Price.prototype.getPrice = function(price) {
    return price ;
}

// 上下文,对于客户端的使用
function Context() {
    this.name = '';
    this.strategy = null;
    this.price = 0;
}
 
Context.prototype.set = function(name, strategy, price) {
    this.name = name;
    this.strategy = strategy;
    this.price = price;
}
Context.prototype.getResult = function() {
    console.log(this.name + ' 的结账价为: ' + this.strategy.getPrice(this.price));
}

var context = new Context();
var vip = new vipPrice();
context.set ('vip客户', vip, 200);
context.getResult();   // vip客户 的结账价为: 100

var old = new oldPrice();
context.set ('老客户', old, 200);
context.getResult();  // 老客户 的结账价为: 60

var Price = new Price();
context.set ('普通客户', Price, 200);
context.getResult();  // 普通客户 的结账价为: 200

  在上面的代码中,通过策略模式,使得客户的折扣与算法解藕,又使得修改跟扩展能独立的进行,不影到客户端或其他算法的使用

  当我们的代码中有很多个判断分支,每一个条件分支都会引起该“类”的特定行为以不同的方式作出改变,这个时候就可以使用策略模式,可以改进我们代码的质量,也更好的可以进行单元测试

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