[译]理解设计模式

摘要：例如可以用构造函数实现单例模式。例如当这个构造函数被调用，它会检查是否存在。工厂模式工厂模式使用工厂方法创建对象，而不指定所创建对象的确切类或构造函数。虽然了解审设计模式很重要，但是不要过度使用它们。

By Sukhjinder Arora | Oct 16, 2018

原文

当你开始了一个新项目，你不会马上开始编写代码。第一步，你必须定义这个项目解决什么问题和适用范围，然后列出这个项目的特性或者规格。在你开始编码或者正在处理更复杂的项目之后，你应该选择最合适你项目的设计模式。

在软件工程里，设计模式是软件设计的一种常见问题的可重用解决方案。设计模式是经验丰富的软件开发人员所使用的最佳实践，可以认为是编程模版。

许多程序员要么认为使用设计模式是浪费时间的，要么他们不知道如何正确使用设计模式。但是正确使用了设计模式会帮助你写出可维护性高的代码。

最重要的是，设计模式给软件开发者共同的话题、术语。会让学习了设计模式的初学者更快看懂你写的代码。

举个例子，如果你在项目中使用了装饰器模式，那么新来的程序员马上知道你这段代码正在做什么（译者：前提是这名程序员知道这个设计模式），并且他们会更加专注解决业务问题，而不是试图理解这段代码做的是什么。

现在我们知道什么是设计模式，并且知道了它们为什么那么重要，让我们开始深入各个应用在js的设计模式吧。

模块是一段独立的代码，因此我们可以在不影响其他代码的情况下修改模块的代码。模块还允许我们通过变量来创建多带带的范围以避免命名空间的污染。当模块与其它代码耦合度低时（译者：类似用依赖导入第三方库的那种程度），我们还可以在其他项目复用模块。

模块是任何js应用程序不可或缺的一部分，有助于保持代码高内聚低耦合。有许多方法可以在JavaScript中创建模块，其中一种是模块模式。

不同于其它的编程语言，js没有修饰符，也就是说你无法将变量声明为私有或公有。因此Module模式也用于模拟封装的概念。

我们可以在js使用IIFE（立即调用函数表达式）、闭包、函数范围来实现模块。例子如下：

const myModule = (function() {
  
  const privateVariable = "Hello World";
  
  function privateMethod() {
    console.log(privateVariable);
  }
  return {
    publicMethod: function() {
      privateMethod();
    }
  }
})();
myModule.publicMethod();

由于是IIFE，代码立即执行，并返回对象给myModule对象。由于是闭包，即使IIFE执行完成，但是返回的对象依然能够访问IIFE内定义的函数和变量。

因为，在IIFE内定义的变量和函数基本上在外部不能直接调用的，可以看作是myModule的私有的。

代码执行后，myModule变量像这样：

const myModule = {
  publicMethod: function() {
    privateMethod();
  }};
  

因此，我们可以调用publicMethod方法，而它有调用privateMethod方法。例如：

// Prints "Hello World"
module.publicMethod();

揭示模块模式是经Christian Heilmann基于模块模式略微改进的一种模式。模块模式的问题是我们必须创建公共的方法，然后才能通过这个公共的方法来调用私有变量和方法。在这个模式中，我们将返回对象的属性映射到我们想要暴露出去的私有方法。这就是揭示模块模式。例如：

const myRevealingModule = (function() {
  
  let privateVar = "Peter";
  const publicVar  = "Hello World";
  function privateFunction() {
    console.log("Name: "+ privateVar);
  }
  
  function publicSetName(name) {
    privateVar = name;
  }
  function publicGetName() {
    privateFunction();
  }
  /** reveal methods and variables by assigning them to object     properties */
return {
    setName: publicSetName,
    greeting: publicVar,
    getName: publicGetName
  };
})();
myRevealingModule.setName("Mark");
// prints Name: Mark
myRevealingModule.getName();

这种模式让我们更容易理解我们可以公开访问那些方法和变量，这有助于提高代码可读性。

代码执行后，myRevealingModule像这样：

const myRevealingModule = {
  setName: publicSetName,
  greeting: publicVar,
  getName: publicGetName
};

我们可以调用myRevealingModule.setName（"Mark"），它是对内部publicSetName的引用，而myRevealingModule.getName（）的引用是对内部publicGetName方法。例如：

myRevealingModule.setName("Mark");
// prints Name: Mark
myRevealingModule.getName();

通过修改return语句中的一行代码，我们可以将成员从public更改为private，反之亦然。

返回的对象里不包含函数定义，所有右侧表达式都在IIFE中定义了，代码清晰易读。

在es6之前，js没有模块，所以开发者不得不第三方库或者模块模式来实现模块。但在es6，js有了自己模块实现。

ES6的模块用文件来存储。每个文件只能有一个模块。默认情况下，模块内的所有内容都是私有的。开发者可以使用export关键字公开函数、变量和类。模块内的代码始终以严格模式运行。

有两种方式输出函数和变量声明：

在函数和变量的前面使用export关键字。例如：

// utils.js
export const greeting = "Hello World";
export function sum(num1, num2) {
console.log("Sum:", num1, num2);
return num1 + num2;
}
export function subtract(num1, num2) {
console.log("Subtract:", num1, num2);
return num1 - num2;
}
// This is a private function
function privateLog() {
console.log("Private Function");
}

在代码的末尾加上export关键字，导出我们要公开的函数和变量：

// utils.js
function multiply(num1, num2) {
console.log("Multiply:", num1, num2);
return num1 * num2;
}
function divide(num1, num2) {
console.log("Divide:", num1, num2);
return num1 / num2;
}
// This is a private function
function privateLog() {
console.log("Private Function");
}
export {multiply, divide};

跟导出模块差不多，也有两种方法导入模块：

导入特定的方法

// main.js
// importing multiple items
import { sum, multiply } from "./utils.js";
console.log(sum(3, 7));
console.log(multiply(3, 7));

导入所有

// main.js
// importing all of module
import * as utils from "./utils.js";
console.log(utils.sum(3, 7));
console.log(utils.multiply(3, 7));

如果要避免命名冲突，可以在导出和导入期间更改导出的名称。例如：

重命名导出的方法

// utils.js
function sum(num1, num2) {
  console.log("Sum:", num1, num2);
  return num1 + num2;
}
function multiply(num1, num2) {
  console.log("Multiply:", num1, num2);
  return num1 * num2;
}
export {sum as add, multiply};

重命名导入的方法

// main.js
import { add, multiply as mult } from "./utils.js";
console.log(add(3, 7));
console.log(mult(3, 7));

单例指的是只能实例化一次的对象。如果不存在，则单例模式会创建类的新实例。 如果存在实例，则它只返回对该对象的引用。 对构造函数的任何重复调用总是会获取相同的对象。

js支持单例模式，它有关于单例模式的实现。在js我们不应该叫单例，应该叫对象字面量。例如：

const user = {
  name: "Peter",
  age: 25,
  job: "Teacher",
  greet: function() {
    console.log("Hello!");
  }
};

因为在js中，每个对象占用一个唯一的内存位置，当我们调用用户对象时，实际上返回的是该对象的引用。

如果我们尝试复制user对象到另一个变量，并且修改其中的值。例如：

const user1 = user;
user1.name = "Mark";

我们会看到两个对象都被修改，因为js中的对象是引用而不是值传递。所以内存中只有一个对象。例如：

// prints "Mark"
console.log(user.name);
// prints "Mark"
console.log(user1.name);
// prints true
console.log(user === user1);

可以用构造函数实现单例模式。例如：

let instance = null;
function User() {
  if(instance) {
    return instance;
  }
  instance = this;
  this.name = "Peter";
  this.age = 25;
  
  return instance;
}
const user1 = new User();
const user2 = new User();
// prints true
console.log(user1 === user2); 

当这个构造函数被调用，它会检查instance是否存在。如果对象不存在，它会分配值给instance变量。如果存在，返回已存在的对象。

也可以使用模块模式实现单例。例如：

const singleton = (function() {
  let instance;
  
  function init() {
    return {
      name: "Peter",
      age: 24,
    };
  }
  return {
    getInstance: function() {
      if(!instance) {
        instance = init();
      }
      
      return instance;
    }
  }
})();
const instanceA = singleton.getInstance();
const instanceB = singleton.getInstance();
// prints true
console.log(instanceA === instanceB);

在上面的代码中，我们用singleton.getInstance方法创建了新的instance实例。如果实例已存在，则此方法返回已存在实例，如果实例不存在，则通过调用init（）函数创建新实例。

工厂模式使用工厂方法创建对象，而不指定所创建对象的确切类或构造函数。

工厂模式用于创建对象，不暴露实例化逻辑。当我们需要根据特定条件生成不同的对象时，可以使用此模式。例如：

class Car{
  constructor(options) {
    this.doors = options.doors || 4;
    this.state = options.state || "brand new";
    this.color = options.color || "white";
  }
}
class Truck {
  constructor(options) {
    this.doors = options.doors || 4;
    this.state = options.state || "used";
    this.color = options.color || "black";
  }
}
class VehicleFactory {
  createVehicle(options) {
    if(options.vehicleType === "car") {
      return new Car(options);
    } else if(options.vehicleType === "truck") {
      return new Truck(options);
      }
  }
}

我创建了car和truck类（带有一些默认值），用于创建新的汽车和卡车对象。然后我定义了VehicleFactory类，用于根据对象中收到的vehicleType属性创建并返回一个新对象。

const factory = new VehicleFactory();
const car = factory.createVehicle({
  vehicleType: "car",
  doors: 4,
  color: "silver",
  state: "Brand New"
});
const truck= factory.createVehicle({
  vehicleType: "truck",
  doors: 2,
  color: "white",
  state: "used"
});
// Prints Car {doors: 4, state: "Brand New", color: "silver"}
console.log(car);
// Prints Truck {doors: 2, state: "used", color: "white"}
console.log(truck);

我是实例化了VehicleFactory类，之后我们调用factory.createVehicle方法创建car和truck对象，并且传递vehicleType属性值为car或truck的options对象。

装饰器模式用于扩展对象的功能，而无需修改现有的类或构造函数。此模式可用于向对象添加新功能，无需修改它们的基础代码。

一个简单的例子：

function Car(name) {
  this.name = name;
  // Default values
  this.color = "White";
}
// Creating a new Object to decorate
const tesla= new Car("Tesla Model 3");
// Decorating the object with new functionality
tesla.setColor = function(color) {
  this.color = color;
}
tesla.setPrice = function(price) {
  this.price = price;
}
tesla.setColor("black");
tesla.setPrice(49000);
// prints black
console.log(tesla.color);

这种模式更实际的例子是：

比方说，汽车的成本取决于它的功能数量。 如果没有装饰器模式，我们必须为不同的功能组合创建不同的类，每个类都有一个成本方法来计算成本。例如：

class Car() {
}
class CarWithAC() {
}
class CarWithAutoTransmission {
}
class CarWithPowerLocks {
}
class CarWithACandPowerLocks {
}

但有了装饰器模式，我们可以基于car类创建对象，并且使用装饰器函数添加不同的方法。例如：

class Car {
  constructor() {
  // Default Cost
  this.cost = function() {
  return 20000;
  }
}
}
// Decorator function
function carWithAC(car) {
  car.hasAC = true;
  const prevCost = car.cost();
  car.cost = function() {
    return prevCost + 500;
  }
}
// Decorator function
function carWithAutoTransmission(car) {
  car.hasAutoTransmission = true;
   const prevCost = car.cost();
  car.cost = function() {
    return prevCost + 2000;
  }
}
// Decorator function
function carWithPowerLocks(car) {
  car.hasPowerLocks = true;
  const prevCost = car.cost();
  car.cost = function() {
    return prevCost + 500;
  }
}

首先，我们创建了用于创建car对象的基类Car。然后，我们为要添加到其上的要素创建装饰器，并将Car对象作为参数传递。 然后我们覆盖该对象的cost函数，该函数返回汽车的更新成本，并向该对象添加新属性以指示添加了哪个特征。

为了添加新功能，我们可以这样做：

const car = new Car();
console.log(car.cost());
carWithAC(car);
carWithAutoTransmission(car);
carWithPowerLocks(car);

最后，我们这样子计算成本：

// Calculating total cost of the car
console.log(car.cost());

我们已经了解部分设计模式在js中的实现，但是还有部分在本文没有涉及。

虽然了解审设计模式很重要，但是不要过度使用它们。在使用某个设计模式之前，应该考虑是否能解决你的痛点。要了解模式是否适合你，你应该研究设计模式以及该设计模式的应用。