JavaScript设计模式与开发实战-编程知识

JavaScript设计模式与开发实践

第一章、面向对象的JavaScript

1.1 多态

类似java面向对象，通过继承共有特征，来实现不同方法。JavaScript的多态就是把“做什么”和“谁去做”分离，消除类型间的耦合关系。

他的作用就是把过程化的条件分支语句转换为对象的多态性，从而消除这些分支语句。例如，拍电影，导演说“action”后，所有人员各司其职，提前知道自己要干什么，而不是导员挨个现场去分配。

1.2封装

封装的目的是将信息隐藏。但JavaScript并没有提供对private、protected、public这些关键字的支持，我们只能依赖变量的作用域（一般通过函数作用域）来实现封装特性，而且只能模拟出public和private这两种封装性

1.3原型继承

原型：如果A对象是从B对象克隆过来的，那么B就是A的原型。准确地说，这些属性和方法定义在Object的构造器函数（constructor functions）之上的prototype属性上，而非实例对象本身。

原型链：存在多种克隆关系（A->B->C）,那么从当前A对象向上寻找属性和方法的过程就是一条原型链。在对象实例和它的构造器之间建立一个链接（它是__proto__属性，是从构造函数的prototype属性派生的），之后通过上溯原型链，在构造器中找到这些属性和方法。

原型编程范性的一些规则：

所有的数据都是对象；
要得到一个对象，不是通过实例化类，而是找到一个对象作为原型并克隆它；
对象会记住它的原型；
如果对象无法响应某个请求，它会把这个请求委托给它自己的原型

JavaScript中的原型继承：事实上，JavaScript中的根对象是Object.prototype对象。Object.prototype对象是一个空的对象；JavaScript的函数既可以作为普通函数被调用，也可以作为构造器被调用。当使用new运算符来调用函数时，此时的函数就是一个构造器。用new运算符来创建对象的过程，实际上也只是先克隆Object.prototype对象，再进行一些其他额外操作的过程；就JavaScript的真正实现来说，其实并不能说对象有原型，而只能说对象的构造器有原型。对于“对象把请求委托给它自己的原型”这句话，更好的说法是对象把请求委托给它的构造器的原型

obj._porto_ = Cuonstructor.prototype

；虽然JavaScript的对象最初都是由Object.prototype对象克隆而来的，但对象构造器的原型并不仅限于Object.prototype上，而是可以动态指向其他对象；留意一点，原型链并不是无限长的；

第二章、this、call、applay

2.1.tihs

JavaScript的this总是指向一个对象，而具体指向哪个对象是在运行时基于函数的执行环境动态绑定的，而非函数被声明时的环境

作为对象的方法调用：this指向该对象
作为普通函数调用：this指向全局对象（window）；在ECMAScript5的strict模式下，这种情况下的this已经被规定为不会指向全局对象，而是undefined；
构造器调用：当用new运算符调用函数时，该函数总会返回一个对象，通常情况下，构造器里的this就指向返回的这个对象
Function.prototype.call或Function.prototype.apply调用可以动态的改变传入函数的this
丢失的this：当用另一个变量getName2来引用obj.getName，并且调用getName2时，此时是普通函数调用方式，this是指向全局window的，所以程序的执行结果是undefined

2.2call和apply

**call和apply的区别：**区别仅在于传入参数形式的不同；

apply接受两个参数，第一个参数指定了函数体内this对象的指向，第二个参数为一个带下标的集合；
call传入的参数数量不固定，第一个参数也是代表函数体内的this指向，从第二个参数开始往后，每个参数被依次传入函数；
call是apply的一颗语法糖，使用call或apply的时候如果我们传入的第一个参数为null函数体内的this会指向默认的宿主对象，严格模式下函数体内的this还是null。

call和apply的用途：

1.改变this指向（最常见的用途）；
2.Function.prototype.bind（大部分高级浏览器都实现了内置的Function.prototype.bind，用来指定函数内部的this指向）；
3.借用其他对象的方法：Array.prototype.push要满足：对象本身要可以存取属性、对象的length属性可读写。

第三章、闭包和高阶函数

3.1闭包

闭包的形成与变量的作用域以及变量的生存周期密切相关

变量的作用域：指变量的有效范围，从内到外查询
变量的生存周期：全局变量的生成周期是永久的，除非主动销毁它；在函数内用var关键字声明的局部变量，当退出函数时，随着函数调用的结束而被销毁；可以用闭包来延长生命周期
闭包的更多作用：1.封装变量（闭包可以帮助把一些不需要暴露在全局的变量封装成“私有变量”）；2.延长局部变量的寿命；
闭包和面向对象设计可以使用闭包来实现一个完整的面向对象系统

var extent = function(){ var value = 0; return { call: function(){ value++; console.log( value ); }}}
var extent = extent(); 
extent.call(); // 输出：1 
extent.call(); // 输出：2 
extent.call(); // 输出：3 
如果换成面向对象的写法，就是：
var extent = { value: 0, call: function(){ this.value++; console.log( this.value ); } 
}; 
extent.call(); // 输出：1 
extent.call(); // 输出：2 
extent.call(); // 输出：3 
或者：
var Extent = function(){ this.value = 0; 
}; 
Extent.prototype.call = function(){ this.value++; console.log( this.value ); 
}; 
var extent = new Extent(); 
extent.call(); 
extent.call(); 
extent.call();

用闭包实现命令模式：命令模式的意图是把请求封装为对象，从而分离请求的发起者和请求的接收者之间的耦合关系
闭包与内存管理：一种怂人听闻的说法是闭包会造成内存泄露，所以要尽量减少闭包的使用；局部变量本来应该在函数退出的时候被解除引用，但如果局部变量被封闭在闭包形成的环境中，那么这个局部变量就能一直生存下去；在基于引用技术策略的垃圾回收机制中，如果两个对象之间形成了循环引用，那么这两个对象都无法被回收，但循环引用造成的内存泄露在本质上也不是闭包造成的；
如果要解决循环引用带来的内存泄露问题，我们只需要把循环引用中的变量设为 null 即可。

3.2高阶函数

高阶函数是指至少满足下列条件之一的函数：

1.函数作为参数传递；
2.函数作为返回值输出；

3.2.1函数作为参数传递

第四章、单例模式

单例模式的核心：唯一的实例，在全局能访问到

全局变量不是单例模式，但会把全局变量当作单例模式使用。

减少全局模式的使用方法：
1.使用命名空间：

let A = {add(){}
}
A.add()

2.使用闭包封装私有变量

把一些变量封装到闭包内部，只暴露一些接口

const user = (function() {var name = 'a',age = 29return {getUserInfo : function() {return name+age;}}
})()

4.1惰性单例

在需要的时候才去创对象实例

应用场景：弹窗、购物车等

let timeTool = (function() {let _instance = null;function init() {//私有变量let now  = new Date();//共有属性方法let name = '时间处理工具';this.getTime = function() {return now.toTimeString();}}return function() {if(!_instance) {_instance = new init();}return _instance;}})();
let instance1 = timeTool();
let instance2 = timeTool();
console.log(instance1 === instance2); //true

上面的timeTool实际上是一个函数，_instance作为实例对象最开始赋值为null，init函数是其构造函数，用于实例化对象，立即执行函数返回的是匿名函数用于判断实例是否创建，只有当调用timeTool()时进行实例的实例化，这就是惰性单例的应用，不在js加载时就进行实例化创建，而是在需要的时候再进行单例的创建。如果再次调用，那么返回的永远是第一次实例化后的实例对象。

4.2扩展 ES6中创建单例模式

import export就是单例模式

使用ES6的语法将constructor改写为单例模式的构造器。

class SingletonApple {constructor(name, creator, products) {//首次使用构造器实例if (!SingletonApple.instance) {this.name = name;this.creator = creator;this.products = products;//将this挂载到SingletonApple这个类的instance属性上SingletonApple.instance = this;}return SingletonApple.instance;}
}
/*constructor(name, creator, products) {this.name = name;this.creator = creator;this.products = products;}//静态方法static getInstance(name, creator, products) {if(!this.instance) {this.instance = new SingletonApple(name, creator, products);}return this.instance;}
}
*/let appleCompany = new SingletonApple('苹果公司', '乔布斯', ['iPhone', 'iMac', 'iPad', 'iPod']);
let copyApple = new SingletonApple('苹果公司', '阿辉', ['iPhone', 'iMac', 'iPad', 'iPod']);console.log(appleCompany === copyApple);  //true

单例模式案例——登录框 (codepen.io)

第五章、策略模式

定义：定义一些列算法，把他们一一封装，并且他们可以相互替换。

核心：将算法的实现和算法的使用分离

一个基于策略模式的程序至少由两部分组成。第一个部分是一组策略类，第二个部分是环境类Context。

策略类：策略类封装了具体的算法，并负责具体的计算过程。
环境类Context：环境类Context接受客户的请求，随后把请求委托给某一个策略类。

案例：计算奖金，绩效分别为S、A、B，奖金分别为4、3、 2倍；

最初代码实现

var calculateBunus = function(preformancelevel, salary) {if(preformancelevel === 'S') {return salary * 4;}if(preformancelevel === 'A') {return salary * 3;}if(preformancelevel === 'B') {return salary * 2;}
}
calculateBunus('B', 2000) // 4000;
calculateBunus('S', 4000) // 16000;

代码简单明了，但缺点也显而易见：
calculateBunus函数比较庞大，包含了很多if-else语句，这些语句需要覆盖所有逻辑的分支。
calculateBunus函数缺乏弹性，如果新增一个“C”字段，或者把"S"的奖金系数改为5倍，必须在calculateBunus函数内部修改，这样就违反了开放-封闭的原则。
算法的复用性差，如果程序中其他地方需要重用这些计算奖金的算法呢？只能CTRL+CV；

利用策略模式重构代码：

我们把所有的绩效以及奖金分别写成单独的函数

var performanceS = function(){};
performanceS.prototype.calculate = function (salary) {return salary * 4;
}
var performanceA = function(){};
performanceA.prototype.calculate = function (salary) {return salary * 3;
}
var performanceB = function(){};
performanceB.prototype.calculate = function (salary) {return salary * 2;
}

接下来定义Bonus类：

var Bonus = function() {this.salary = null; //原始工资this.strategy = null; //绩效等级对应的策略对象
};
Bonus.prototype.setSalary = function(salary) {this.salary = salary; //设置员工的原始工资
}；
Bonus.prototype.setstrategy = function(strategy) {this.strategy = strategy; //设置员工绩效等级对应的策略对象
}
Bonus.prototype.getBonus = function() { //取得奖金数额if(!this.strategy) {throw new Error('未设置‘strategy属性');}return this.strategy.calculate(this.salary); //把计算奖金的操作委托给对应的策略对象
}

调用：

var bonus = new Bonus();
bonus.setSalary(1000);
bonus.setStrategy(new performanceS()); //设置策略对象
console.log(bonus.getBonus()) //输出：4000

Javascript版的策略模式

上面所说的是让strategy对象从各个策略类中创建而来，在js中，可以把strategy直接定义成函数：

var strategies = {"S":function(salary) {return salary * 4;}"A":function(salary) {return salary * 3;}"B":function(salary) {return salary * 2;}
};
//同样Context也没必要定义成Bonus类来表示，依然用calculateBonus函数充当Context来接收客户请求
var calculateBonus = function(level, salary) {return strategies[level](salary);
}
console.log(calculateBonus('S',20000))  //输出：80000
console.log(calculateBonus('A',10000))  //输出：30000

策略模式的优缺点

策略模式利用组合、委托、和多态等技术和思想，可以有效地避免多重条件选择语句。
策略模式提供了对开放-封闭原则的完美支持，将算法封装在独立的strategy中，使得他们易于切换，易于理解易于扩展
策略模式中的算法也可以复用在系统的其他地方，复用性高。
在策略模式中利用组合和委托来让Context拥有执行算法的能力，也是继承的一种更轻便的替代方案

缺点：

使用策略模式会在程序中增加许多策略类和策略对象，但实际上这比把它们负责的逻辑堆砌在Context中要好
另外，还需要对strategy熟悉，比如旅游规划，出行方式的选择：飞机、火车、驾车等细节。
第六章、代理模式

代理模式是为一个对象提供一个代用品或占位符，以便控制对它的访问。

代理模式的关键是，当客户不方便直接访问一个对象或者不满足需求时，提供一个替身对象来控制对这个对象的访问，客户实际上访问的是替身对象。

在这里插入图片描述

6.1举个栗子

小明想要对女神A表白，送鲜花，可是他害羞不敢自己送，这时找来B，让B替小明送给A。这个模式就是代理模式。

var Flower = function(){}; var xiaoming = { sendFlower: function( target){ var flower = new Flower(); target.receiveFlower( flower ); } 
}; var B = { receiveFlower: function( flower ){ A.receiveFlower( flower );} 
}; var A = { receiveFlower: function( flower ){ console.log( '收到花 ' + flower ); } 
}; xiaoming.sendFlower( B );

这样就是简单的代理结构，但似乎这样做代理并没有什么作用，反而显得代码冗余。但是有了代理的思想就是一个好的起点。

再看这个场景：

小明表白的成功概率和女神A的心情有关，A心情好的时候成功概率是60%，心情不好的表白成功时候几乎为0。而小明不知道A是什么心情，B知道A的心情，就可以通过把鲜花交给B，由B判断A的心情好坏再把鲜花转交给女神A，代码如下：

var Flower = function(){}; var xiaoming = { sendFlower: function( target){ var flower = new Flower(); target.receiveFlower( flower ); } 
}; var B = { receiveFlower: function( flower ){ A.listenGoodMood(function(){    // 监听A的好心情 A.receiveFlower( flower ); }); } 
}; var A = { receiveFlower: function( flower ){ console.log( '收到花 ' + flower ); }, listenGoodMood: function( fn ){ setTimeout(function(){    // 假设10秒之后A的心情变好fn();         }, 10000 ); } 
}; xiaoming.sendFlower( B );

6.2保护代理和虚拟代理

比如送花的人年龄太大或者没有本次车，这种请求就可以直接在代理B处过滤掉，这种代理叫做保护代理。

另外，假设现实中的花价格不菲，导致在程序世界里，new Flower也是一个代价昂贵的操作，那么我们可以把new Flower的操作交给代理B去执行，代理B会选择在A心情好时再执行new Flower，这是代理模式的另一种形式，叫作虚拟代理。虚拟代理把一些开销很大的对象，延迟到真正需要它的时候才去创建。代码如下：

var B = { receiveFlower: function( flower ){ A.listenGoodMood(function(){    // 监听A的好心情 var flower = new Flower();    // 延迟创建flower 对象 A.receiveFlower( flower ); }); } 
};

保护代理用于控制不同权限的对象对目标对象的访问，但在JavaScript并不容易实现保护代理，因为我们无法判断谁访问了某个对象。而虚拟代理是最常用的一种代理模式，本章主要讨论的也是虚拟代理。

6.3虚拟代理实现图片预加载

在Web开发中，图片预加载是一种常用的技术，如果直接给某个img标签节点设置src属性，由于图片过大或者网络不佳，图片的位置往往有段时间会是一片空白。常见的做法是先用一张 loading图片占位，然后用异步的方式加载图片，等图片加载好了再把它填充到img节点里，这种场景就很适合使用虚拟代理。

让我们实现一个虚拟代理，首先创建一个普通对象，负责在页面中创建一个img标签，并提供一个setSrc接口对外暴露。

src属性：

var myImage = (function(){ var imgNode = document.createElement( 'img' ); document.body.appendChild( imgNode ); return { setSrc: function( src ){ imgNode.src = src;         }  } 
})();  myImage.setSrc( 'http:// imgcache.qq.com/music/photo/k/000GGDys0yA0Nk.jpg' );

我们把网速调制5KB/s，然后通过MyImage.setSrc,这是可以看到在图片加载好之前，页面中有一段空白时间。

这时候引入代理对象proxyImage，通过这个代理对象，在图片被真正加载好之前，页面先出现一张占位的longing图片来提示用户图片正在加载，代码如下：

var myImage = (function() {var imgNode = document.createEleement('img');document.body.appendChild(imgNode);return {setSrc: function(src) {imgNode.src = src;}}
})();
var proxyImage = (function() {var img = new Image;img.onload = function() {myImage.setSrc(this.src);}return {setSrc: function(src) {myImage.setSrc( 'file:// /C:/Users/svenzeng/Desktop/loading.gif' ); img.src = src;         }}
})
proxyImage.setSrc('http:// imgcache.qq.com/music/photo/k/000GGDys0yA0Nk.jpg');

这时候我们可以通过proxyImage间接地访问MyImage。proxyImage控制了对客户MyImage的访问，并在次过程加入了额外的操作，比如在图片加载出之前，先把img节点的src设置为一张本地的loading图片。

6.4代理的意义

先实现一个不用代理的预加载图片函数：

var MyImage = (function() {var imgNode = document.createElement('img');document.body.appendChild(imgNode);var img = new Image;img.onload = function() {imgNode.src = img.src;};return {setSrc: function(src) {imgNode.src = 'file:// /C:/Users/svenzeng/Desktop/loading.gif'img.src = src;}}
})();
MyImage.setSrc( 'http:// imgcache.qq.com/music/photo/k/000GGDys0yA0Nk.jpg' );

为了说明代理的意义，下面我们引入一个面向对象设计的原则——单一职责原则。

单一职责原则指的是，就一个类（通常也包括对象和函数等）而言，应该仅有一个引起它变化的原因。如果一个对象承担了多个职责，耦合程度就加大了，当发生变化时，可能会出现意外的破坏。面向对象设计鼓励将行为分布到细粒度的对象当中。也就是单一职责。

职责被定义为**“引起变化的原因”**。上段代码中的MyImage对象除了负责给img节点设置src 外，还要负责预加载图片。我们在处理其中一个职责时，有可能因为其强耦合性影响另外一个职责的实现。

另外，在面向对象的程序设计中，大多数情况下，若违反其他任何原则，同时将违反开放— 封闭原则。如果我们只是从网络上获取一些体积很小的图片，或者5年后的网速快到根本不再需要预加载，我们可能希望把预加载图片的这段代码从MyImage对象里删掉。这时候就不得不改动 MyImage对象了。实际上，我们需要的只是给img节点设置src，预加载图片只是一个锦上添花的功能。如果能把这个操作放在另一个对象里面，自然是一个非常好的方法。于是代理的作用在这里就体现出来了，代理负责预加载图片，预加载的操作完成之后，把请求重新交给本体MyImage。

纵观整个程序，我们并没有改变或者增加MyImage的接口，但是通过代理对象，实际上给系统添加了新的行为。这是符合开放—封闭原则的。给img节点设置src和图片预加载这两个功能，被隔离在两个对象里，它们可以各自变化而不影响对方。何况就算有一天我们不再需要预加载，那么只需要改成请求本体而不是请求代理对象即可。

6.5代理和本体接口的一致性

上一节说到，如果有一天我们不再需要预加载，那么就不再需要代理对象，可以选择直接请求本体。其中关键是代理对象和本体都对外提供了 setSrc 方法，在客户看来，代理对象和本体是一致的，代理接手请求的过程对于用户来说是透明的，用户并不清楚代理和本体的区别，这样做有两个好处。

用户可以放心地请求代理，他只关心是否能得到想要的结果。
在任何使用本体的地方都可以替换成使用代理。

6.6虚拟代理合并HTTP请求

再举个栗子：有多个复选框，每点击一个就会发送一次请求，如果一秒钟点多个，那么请求会带来很大的开销。

解决方案：可以通过一个代理来收集一段时间内的请求，最后一次性发送给服务器。比如我们等待2秒之后才把这个2秒之内需要同步文件的ID打包发送给服务器。

6.7虚拟代理在惰性加载中的应用

假设有一个迷你控制台的项目——miniConsole.js，它有一个log函数，专门用于打印参数。

复制代码// miniConsole.js代码let miniConsole = {log: function(){// 真正代码略console.log( Array.prototype.join.call( arguments ) );}
};export default miniConsole

因为这个控制台项目，是只在控制台展示的时候才需要的，我们希望他在有必要的时候才开始加载它，比如按F2的时候，加载miniConsole.js，就可以使用代理模式，惰性加载miniConsole.js。

大致的步骤是：

在用户敲击F2的时候，才去动态引入miniConsole.js的script标签
在用户敲击F2之前执行过的log命令，都会被缓存到代理对象内部的cache缓存数组内
等动态引入miniConsole.js的操作完成后，再从中逐一取出并执行。

详细代码如下：

复制代码// proxyMiniConsole.js代码// miniConsole的代理对象
let proxyMiniConsole = (function(){// 存储每次执行log时的回调函数let cache = [];let handler = function( ev ){// 如果用户按了F2唤出了控制台if ( ev.keyCode === 113 ){// 执行引入miniConsole.js的操作let script = document.createElement( 'script' );script.src = 'miniConsole.js';document.getElementsByTagName( 'head' )[0].appendChild( script );document.body.removeEventListener( 'keydown', handler );// 只加载一次miniConsole.jsscript.onload = function(){// 如果miniConsole.js的script标签引入并加载完成for ( var i = 0, fn; fn = cache[ i++ ]; ){// 遍历所有缓存的回调函数并执行fn();}};}};// 监听键盘按键敲击事件document.body.addEventListener( 'keydown', handler, false );return {// 返回代理后的方法log: function(){// 获取传入的所有参数let args = arguments;// 向缓存列表加入要打印的参数cache.push( function(){return miniConsole.log.apply( miniConsole, args );});}}
})();miniConsole.log( 11 );      // 开始打印log

6.8缓存代理

缓存代理可以为一些开销大的运算结果提供暂时的存储，在下次运算时，如果传递进来的参数跟之前一致，则可以直接返回前面存储的运算结果。

举个栗子：

1.计算乘积

先创建一个用于求乘积的函数：  
var mult = function(){ console.log( '开始计算乘积' ); var a = 1; for ( var i = 0, l = arguments.length; i < l; i++ ){ a = a * arguments[i];  }  return a; 
}; mult( 2, 3 );    // 输出：6 
mult( 2, 3, 4 );    // 输出：24 
现在加入缓存代理函数： 
var proxyMult = (function(){ var cache = {}; return function(){ var args = Array.prototype.join.call( arguments, ',' ); if ( args in cache ){ return cache[ args ]; } return cache[ args ] = mult.apply( this, arguments ); } 
})(); proxyMult( 1, 2, 3, 4 );    // 输出：24 proxyMult( 1, 2, 3, 4 );    // 输出：24 
当我们第二次调用proxyMult( 1, 2, 3, 4 )的时候，本体mult函数并没有被计算，proxyMult
直接返回了之前缓存好的计算结果。 
通过增加缓存代理的方式，mult函数可以继续专注于自身的职责——计算乘积，缓存的功能
是由代理对象实现的。

6.9用高阶函数动态创建代理

/**************** 计算乘积 *****************/ 
var mult = function(){ var a = 1; for ( var i = 0, l = arguments.length; i < l; i++ ){ a = a * arguments[i];  } return a; 
}; /**************** 计算加和 *****************/ 
var plus = function(){ var a = 0; for ( var i = 0, l = arguments.length; i < l; i++ ){ a = a + arguments[i];  } return a; 
}; /**************** 创建缓存代理的工厂 *****************/ 
var createProxyFactory = function( fn ){ var cache = {}; return function(){ var args = Array.prototype.join.call( arguments, ',' ); if ( args in cache ){ return cache[ args ]; } return  cache[ args ] = fn.apply( this, arguments ); } 
}; var proxyMult = createProxyFactory( mult ), 
proxyPlus = createProxyFactory( plus ); alert ( proxyMult( 1, 2, 3, 4 ) );    // 输出：24 
alert ( proxyMult( 1, 2, 3, 4 ) );    // 输出：24 
alert ( proxyPlus( 1, 2, 3, 4 ) );    // 输出：10 
alert ( proxyPlus( 1, 2, 3, 4 ) );    // 输出：10

6.10其他代理模式

防火墙代理：控制网络资源的访问，保护主题不让“坏人”接近。
远程代理：为一个对象在不同的地址空间提供局部代表，在Java中，远程代理可以是另一个虚拟机中的对象。
保护代理：用于对象应该有不同访问权限的情况。
智能引用代理：取代了简单的指针，它在访问对象时执行一些附加操作，比如计算一个对象被引用的次数。
写时复制代理：通常用于复制一个庞大对象的情况。写时复制代理延迟了复制的过程，当对象被真正修改时，才对它进行复制操作。写时复制代理是虚拟代理的一种变体，DLL （操作系统中的动态链接库）是其典型运用场景。