平时的开发中可能不太需要用到设计模式，但是 JS 用上设计模式对于性能优化和项目工程化也是很有帮助的，下面就对常用的设计模式进行简单的介绍与总结。
1. 单例模式
定义：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。
class Singleton {
constructor(age) {
this.age = age;
}
static getInstance(age) {
const instance = Symbol.for('instance'); // 防止被覆盖
if (!Singleton[instance]) {
Singleton[instance] = new Singleton(age);
}
return Singleton[instance];
}
}
const singleton = Singleton.getInstance(30);
const singleton2 = Singleton.getInstance(20);
console.log(singleton === singleton2); // true
复制代码2. 策略模式
定义：定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可以相互替换。
策略模式的核心是整个分为两个部分：
- 第一部分是策略类，封装具体的算法；
- 第二部分是环境类，负责接收客户的请求并派发到策略类。
现在我们假定有这样一个需求，需要对表现为S、A、B的同事进行年终奖的计算，分别对应为4倍、3倍、2倍工资，常见的写法如下:
const calculateBonus = function (performanceLevel, salary) {
if (performanceLevel === 'S') {
return salary * 4;
}
if (performanceLevel === 'A') {
return salary * 3;
}
if (performanceLevel === 'B') {
return salary * 2;
}
};
calculateBonus('B', 20000); // 40000
复制代码可以看到，代码里面有较多的 if else 判断语句，如果对应计算方式改变或者新增等级，我们都需要对函数内部进行调整，且薪资算法重用性差，于是我们可以通过策略模式来进行重构，代码如下：
// 解决魔术字符串
const strategyTypes = {
S: Symbol.for('S'),
A: Symbol.for('A'),
B: Symbol.for('B'),
};
// 策略类
const strategies = {
[strategyTypes.S](salary) {
return salary * 4;
},
[strategyTypes.A](salary) {
return salary * 3;
},
[strategyTypes.B](salary) {
return salary * 2;
}
};
// 环境类
const calculateBonus = function (level, salary) {
return strategies[level](salary);
};
calculateBonus(strategyTypes.S, 300); // 1200
复制代码策略模式的优点：
- 利用组合、委托、多态等技术和思想，有效地避免了多重 if-else 语句；
- 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，使得它们易于切换、理解、扩展；
- strategy 中的算法也可以用在别处，避免许多复制粘贴；
缺点：
- 增加许多策略类或策略对象；
- 违反知识最少原则；
3. 代理模式
定义：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。
3.1 虚拟代理
在程序世界里，操作可能是昂贵的，这时候 B 通过监听 C 的状态来将 A 的请求发送过去，减少开销。
代理的意义
单一职责: 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项职责，就意味着这个对象将变得巨大，引起它变化的原因可能会有多个。
例子：图片预加载。
const myImage = (function () {
const imgNode = document.createElement('img');
document.body.appendChild(imgNode);
return function (src) {
imgNode.src = src;
}
})();
const proxyImage = (function () {
const img = new Image;
img.onload = function () {
myImage(this.src);
}
return function (src) {
myImage('./loading.gif');
img.src = src;
}
})();
proxyImage('./test.jpg');
复制代码这里的 myImage 只进行图片 src 的设置，其他代理的工作交给了 proxyImage 方法，符合单一职责原则。此外，也保证了代理和本体接口的一致性。
3.2 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。
例子：计算乘积，缓存 ajax 数据。
const mult = function () {
let a = 1;
for (let i = 0, l = arguments.length; i < l; i++) {
a = a * arguments[i];
}
return a;
}
const proxyMult = (function () {
const cache = {};
return function () {
const args = Array.prototype.join.call(arguments, ',');
if (args in cache) {
return cache[args];
}
return cache[args] = mult.apply(this, arguments);
}
})();
const a = proxyMult(1, 2, 3, 4); // 输出:24
const b = proxyMult(1, 2, 3, 4); // 输出:24
复制代码4. 观察者模式
观察者模式又叫发布—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。在 JavaScript 开发中，我们一般用事件模型来替代传统的观察者模式。
4.1 DOM 事件
最早接触到的观察者模式大概就是 DOM 事件了，比如用户的点击操作。我们没办法知道用户什么时候点击，但是当用户点击时，被点击的节点就会向订阅者发布消息。
document.body.addEventListener('click', function() {
alert('我被点击啦!~');
});
复制代码4.2 自定义事件
要实现自定义事件，需要进行三步：
- 指定发布者；
- 给发布者添加一个缓存列表，用以通知订阅者；
- 遍历缓存列表依次触发存放在里面的订阅者的回调函数；
class Event {
constructor() {
this.eventListObj = {};
}
static getInstance() {
const instance = Symbol.for('instance');
if (!Event[instance]) {
Event[instance] = new Event();
}
return Event[instance];
}
listen(key, fn) {
if (!this.eventListObj[key]) {
this.eventListObj[key] = [];
}
// 订阅消息添加进缓存列表
this.eventListObj[key].push(fn);
}
trigger(key, ...args) {
const fns = this.eventListObj[key];
if (!fns || fns.length === 0) {
return false;
}
fns.forEach((fn) => {
fn.apply(this, args);
});
}
remove(key, fn) {
let fns = this.eventListObj[key];
// 如果没有被订阅过
if (!fns) {
return false;
}
// 根据 fn 参数来判断是全部移除还是指定移除
if (!fn) {
fns && (fns.length = 0);
} else {
for (let i = 0; i < fn.length; i++) {
const f = fns[i];
if (f === fn) {
fns.splice(i, 1);
}
}
}
}
}
const event = Event.getInstance(); // 全局发布者
const add = function (a, b) {
console.log(a + b);
}
const minus = function (a, b) {
console.log(a - b);
}
event.listen('add', add); // 订阅加法消息
event.listen('minus', minus); // 订阅减法消息
event.trigger('add', 1, 3); // 触发加法订阅消息
event.trigger('minus', 3, 1); // 触发减法订阅消息
console.log('------- before remove add function:');
console.log(event);
event.remove('add', add); // 取消加法订阅事件
console.log('------- after remove add function:');
console.log(event);
复制代码执行结果：
例子：ajax 请求登录后进行多种操作，以及在 vue 中 emit 和 on，node.js 中的 events
5. 模板方法模式
模板方法模式是一种只需使用继承就可以实现的非常简单的模式。
模板方法模式由两部分结构组成，第一部分是抽象父类，第二部分是具体的实现子类。
通常在抽象父类中封装了子类的算法框架，包括实现一些公共方法以及封装子类中所有方法的执行顺序。
子类通过继承这个抽象类，也继承了整个算法结构，并且可以选择重写父类的方法。
下面我们来举个例子——假如我们要泡一杯茶和一杯咖啡步骤如下：
- 把水煮沸
- 用沸水 ( 冲泡咖啡 / 浸泡茶叶 )
- 把 ( 咖啡 / 茶水 ) 倒进杯子
- 加糖和牛奶 / 加柠檬
很容易发现其中第一步是共有的，其他步骤大体一致，那么我们就可以使用模板方法来实现它。( 假如有人不想加糖和牛奶怎么办呢？ )
// 抽象出饮料类用来表示咖啡和茶
class Beverage {
init() {
this.boilWater();
this.brew();
this.pourInCup();
if (this.customerWantsCondiments()) {
this.addCondiments();
}
}
// 第一步：把水煮沸
boilWater(){
console.log('把水煮沸');
}
// 第二步：冲泡饮料，在子类中重写
brew(){
throw new Error('brew function must override in child');
}
// 第三步：倒出饮料，在子类中重写
pourInCup(){
throw new Error('pourInCup function must override in child');
}
// 第四步：个性化饮料，在子类中重写
addCondiments(){
throw new Error('addCondiments function must override in child');
}
// 钩子方法: 解决了有人不想加糖和牛奶的问题
customerWantsCondiments() {
return true;
}
}
class Coffee extends Beverage {
brew(){
console.log('用沸水冲泡咖啡');
}
pourInCup(){
console.log('把咖啡倒进杯子');
}
addCondiments(){
console.log('加糖和牛奶');
}
// 不想个性化
customerWantsCondiments() {
return false;
}
}
classTea extends Beverage {
brew(){
console.log('用沸水浸泡茶叶');
}
pourInCup(){
console.log('把茶水倒进杯子');
}
addCondiments(){
console.log('加柠檬');
}
}
new Coffee().init();
new Tea().init();
复制代码6. 职责链模式
职责连模式：通过把对象连成一条链，让请求沿着这条链传递，直到有一个对象能处理为止，解决了发送者和接收者之间的耦合。
A --> B --> C --> ... --> N，中间有一个对象能处理 A 对象的请求，如果没有需要在最后处理异常。
现实中的例子：早高峰挤公交的时候递公交卡，只需要往前递，总会递到售票员手里刷卡，而不用管递给了谁。
下面举一个实际的例子来看看——假如现在有个电商定金优惠券功能，付 500 元定金可以获得 100 元优惠券且一定能买到商品；付 200 元定金可以获得 50 元优惠券且一定能买到商品，如果付定金只能进入普通购买，需要在库存足够的时候才可以买到商品。我们顶一个一个函数，接收三个参数：
- orderType：1、2、3 分表代表 500 元定金， 200 元定金和无定金模式；
- pay：true、false 代表拍下订单是否付款；
- stock：number 代表库存余量；
const order = function (orderType, pay, stock) {
if (orderType === 1) {
if (pay === true) {
console.log('获得 100 元优惠券');
} else {
if (stock > 0) {
console.log('普通购买, 无优惠券');
} else {
console.log('库存不足');
}
}
} else if (orderType === 2) {
if (pay === true) {
console.log('获得 50 元优惠券');
} else {
if (stock > 0) {
console.log('普通购买, 无优惠券');
} else {
console.log('库存不足');
}
}
} else if (orderType === 3) {
if (stock > 0) {
console.log('普通购买, 无优惠券');
} else {
console.log('库存不足');
}
}
}
order(1, true, 20); // 获得 100 元优惠券
复制代码这显然不是一段好代码，大量的 if else 条件分支，如果业务再复杂一点，最后根本就没法看了。
那么我们通过 AOP 实现职责链：
const order500 = function (orderType, pay, stock) {
if (orderType === 1 && pay === true) {
return console.log('已支付定金，获得100元优惠券');
}
return 'NEXT';
}
const order200 = function (orderType, pay, stock) {
if (orderType === 2 && pay === true) {
return console.log('已支付定金，获得50元优惠券');
}
return 'NEXT';
}
const orderNormal = function (orderType, pay, stock) {
if (stock > 0) {
console.log('普通购买，无优惠券');
} else {
console.log('库存不足');
}
}
Function.prototype.after = function (fn) {
const self = this;
return function (...args) {
const result = self.apply(this, args);
if (result === 'NEXT') {
return fn.apply(this, args);
}
return result;
}
}
const order = order500.after(order200).after(orderNormal);
order(1, false, 10);
复制代码通过分解成三个独立的函数，返回处理不了的结果'NEXT'，交给下一个节点处理。通过 after 来进行绑定，最后我们在新增需求的时候可以在 after 中间插入即可，耦合度大大降低，但是这样也有一个不好的地方，职责链过长增加了函数的作用域。
7. 中介者模式
在程序里，对象经常会和其他对象进行通信，当项目比较大，对象很多的时候，这种通信就会形成一个通信网，当我们想要修改某一个对象时，需要十分小心，以免这些改动牵一发而动全身，导致出现BUG，非常的复杂。
中介者模式就是用来解除这些对象间的耦合，形成简单的对象到中介者到对象的操作。
下面以现实中的机场指挥塔为例说明。
- 如果没有指挥塔的情况，每一架飞机都需要和其他飞机进行通信，确保航线的安全，我们假设目的地相同就为航线不安全：
// 飞机类
class Plane {
constructor(name, to) {
this.name = name;
this.to = to;
this.otherPlanes = [];
}
success() {
console.log(`${this.name} 可以正常飞行`);
}
fail(plane) {
console.log(`${this.name} 与 ${plane.name} 航线冲突，请调整`);
}
fly() {
let normal = true;
let targetPlane = {};
for (let i = 0; i < this.otherPlanes.length; i++) {
if (this.otherPlanes[i].to === this.to) {
normal = false;
targetPlane = this.otherPlanes[i];
break;
}
}
if (normal === true) {
this.success();
} else {
this.fail(targetPlane);
}
}
}
// 飞机工厂
class PlaneFactory {
constructor() {
this.planes = [];
}
static getInstance() {
const instance = Symbol.for('instance'); // 防止被覆盖
if (!PlaneFactory[instance]) {
PlaneFactory[instance] = new PlaneFactory();
}
return PlaneFactory[instance];
}
plane(name, to) {
const plane = new Plane(name, to);
this.planes.push(plane);
for (let i = 0; i < this.planes.length; i++) {
if (plane.name !== this.planes[i].name) {
plane.otherPlanes.push(this.planes[i]);
}
}
return plane;
}
}
const planeFactory = PlaneFactory.getInstance();
const planeA = planeFactory.plane('planeA', 1);
const planeB = planeFactory.plane('planeB', 2);
const planeC = planeFactory.plane('planeC', 3);
const planeD = planeFactory.plane('planeD', 2);
planeA.fly(); // planeA 可以正常飞行
planeB.fly(); // planeB 可以正常飞行
planeC.fly(); // planeC 可以正常飞行
planeD.fly(); // planeD 与 planeB 航线冲突，请调整
复制代码当飞机足够多时，这样的方式就会变得非常复杂，而且某一天有飞机出故障维修不参与飞行，那么改动也是麻烦的。
- 存在指挥塔的情况，飞机不需要知道其他飞机的存在，只需要向指挥塔通信即可，而且添加了移除故障飞机的方法。
// 指挥塔
class Tower {
constructor() {
this.planes = [];
this.operations = {
add: this.add,
remove: this.remove,
fly: this.fly,
};
}
static getInstance() {
const instance = Symbol.for('instance'); // 防止被覆盖
if (!Tower[instance]) {
Tower[instance] = new Tower();
}
return Tower[instance];
}
receiveMessage(msg, ...args) {
this.operations[msg].apply(this, args);
}
add(plane) {
this.planes.push(plane);
}
remove(plane) {
for (let i = 0; i < this.planes.length; i++) {
if (this.planes[i].name === plane.name) {
this.planes.splice(i, 1);
}
}
}
fly(plane) {
let normal = true;
let targetPlane = {};
for (let i = 0; i < this.planes.length; i++) {
if (this.planes[i].name !== plane.name && this.planes[i].to === plane.to) {
normal = false;
targetPlane = this.planes[i];
break;
}
}
if (normal === true) {
plane.success();
} else {
plane.fail(targetPlane);
}
}
}
// 获得指挥塔实例
const tower = Tower.getInstance();
// 飞机类
class Plane {
constructor(name, to) {
this.name = name;
this.to = to;
}
success() {
console.log(`${this.name} 可以正常飞行`);
}
fail(plane) {
console.log(`${this.name} 与 ${plane.name} 航线冲突，请调整`);
}
remove() {
tower.receiveMessage('remove', this);
}
fly() {
tower.receiveMessage('fly', this);
}
}
// 飞机工厂
class PlaneFactory {
static plane(name, to) {
const plane = new Plane(name, to);
tower.receiveMessage('add', plane);
return plane;
}
}
const planeA = PlaneFactory.plane('planeA', 1);
const planeB = PlaneFactory.plane('planeB', 2);
const planeC = PlaneFactory.plane('planeC', 3);
const planeD = PlaneFactory.plane('planeD', 2);
planeA.fly(); // planeA 可以正常飞行
planeB.fly(); // planeB 与 planeD 航线冲突，请调整
planeC.fly(); // planeC 可以正常飞行
planeD.fly(); // planeD 与 planeB 航线冲突，请调整
planeD.remove(); // 假如 planeD 出故障了，进行移除
planeB.fly(); // planeB 可以正常飞行
复制代码中介者模式是知识最少原则的一种实现，是指一个对象尽可能少的了解其他的对象，如果对象之间的耦合度过高，一个对象发生改变之后，难免会影响到其他对象，在中介者模式中，对象几乎不知道其他对象的存在，它们只能通过中介者对象来通信。但是这样的结果就是中介者对象难免会变的臃肿。
8. 装饰者模式
装饰者（decorator）模式：给对象动态地增加职责的方式。
我们在开发中经常会使用到，因为在 JavaScript 中对对象动态操作是一件再简单不过的事情了。
const person = {
name: 'shelly',
age: 18,
}
person.job = 'student';
复制代码装饰函数
给对象扩展属性和方法相对简单，但是在改写函数时却不是那么容易，尤其是尽量保证开放-封闭原则的前提下。我们可以通过使用 AOP 装饰函数来达到理想的效果。
let add = function (a, b) {
console.log(a + b);
}
// 在函数执行之前执行
Function.prototype.before = function (beforeFn) {
const self = this;
return function (...args) {
beforeFn.apply(this, args);
return self.apply(this, args);
}
}
// 在函数执行之后执行
Function.prototype.after = function (afterFn) {
const self = this;
return function (...args) {
const result = self.apply(this, args);
afterFn.apply(this, args);
return result;
}
}
// 装饰 add 函数
add = add
.before(function () {
console.log('before add');
})
.after(function () {
console.log('after add');
});
add(1, 2);
复制代码9. 设计原则和编程技巧
9.1 单一职责原则
单一职责原则（SRP）：一个对象（方法）只做一件事情。如果一个方法承担了过多的职责，将来改写它的可能性就越大。
这一原则在单例模式、代理模式中都有广泛的应用。
何时该分离？
这是很难把控的一个点，比如 ajax 请求，创建 xhr 对象和发送请求虽然是两个职责，但是他们是一起变化，可以不用分离；像 jQuery 的 attr 方法，既赋值，又取值，理论上应该分离，却方便了用户。所以需要我们在实际上拿捏。
9.2 最少知识原则
最少知识原则（LKP）：一个软件实体应当尽可能地少于其他实体发生相互作用。这里的实体包括了对象、类、模块、函数等。
常见的做法是引入第三方对象来承担多个对象间的通信，例如中介者模式、封装。
9.3 开放 - 封闭原则
开放 - 封闭原则（OCP）：软件实体（类、模块、函数）等应该是可以扩展的，但是不可修改。
OCP 在几乎所有的设计模式中得到了很好的表现。
9.3.1 扩展
假如我们要修改一个函数，业务逻辑极其复杂，那么我们遵守开放 - 封闭原则在原来的基础绑定一个 after 方法，传入回调函数实现我们新的需求而不用去改变之前的代码。
let theMostComplicatedFn = function (a, b) {
console.log('我是极其复杂的函数');
console.log(a + b);
}
theMostComplicatedFn.after = function (afterFn) {
const self = this;
return function (...args) {
afterFn.apply(this, args);
const result = self.apply(this, args);
return result;
}
}
theMostComplicatedFn = theMostComplicatedFn.after(function (a, b) {
console.log(a, b);
});
theMostComplicatedFn(1, 2);
// 1 2
// 我是极其复杂的函数
// 3
复制代码9.3.2 多态
利用对象的多态性也可以让程序遵循开放 - 封闭原则，这是一个常用的技巧。
我们都知道猫吃鱼，狗吃肉，那么我们用代码来表达一下。
const food = function (animal) {
if (animal instanceof Cat) {
console.log('猫吃鱼');
} else if (animal instanceof Dog) {
console.log('狗吃肉');
}
}
class Dog {}
class Cat {}
food(new Dog()); // 狗吃肉
food(new Cat()); // 猫吃鱼
复制代码有一天加入了羊，又得再加一个 else if 来判断，如果很多呢？那么我们就要一直去改变 food 函数，这显然不是一种好的方法。我们现在可以利用多态性，将共同的 food 抽取出来。
const food = function (animal) {
animal.food();
}
class Dog {
food() {
console.log('狗吃肉');
}
}
class Cat {
food() {
console.log('猫吃鱼');
}
}
class Sheep {
food() {
console.log('羊吃草');
}
}
food(new Dog()); // 狗吃肉
food(new Cat()); // 猫吃鱼
food(new Sheep()); // 羊吃草
复制代码这样，当我们以后要增加新的动物时，就不需要每次都去改变 food 函数了。
9.3.3 其他方式
钩子函数、回调函数。
9.4 代码重构
9.4.1 提炼函数
把一段代码提炼成函数的好处是：
- 避免出现超大函数
- 独立出来的函数有利于代码复用
- 独立出来的函数更容易被覆写
- 独立出来的函数如果有一个好的命名，它本身就起到了注释的作用
9.4.2 合并重复的条件片段
如果一个函数体内有一些条件分支语句，而这些条件分支语句的内部散布了一些重复的代码，那么就有必要进行合并去重工作。
9.4.3 把条件分支语句提炼成函数
下面是一个例子：
const getPrice = function (price) {
const date = new Date();
if (date.getMonth() >= 6 && date.getMonth() <=9) { // 夏天
return price * 0.8;
}
return price;
}
复制代码条件语句乍一看需要理解一会儿，那么此处可以做一下调整：
// 通过函数名也起到了注释作用
const isSummer = function () {
const month = new Date().getMonth();
return month >= 6 && month <=9;
}
const getPrice = function (price) {
const date = new Date();
if (isSummer()) {
return price * 0.8;
}
return price;
}
复制代码9.4.4 合理使用循环
在函数体内，如果有些代码实际上负责的是一些重复性的工作，那么合理利用循环不仅可以完成同样的功能，还可以使代码量更少。我们以创建 xhr 对象为例：
const createXHR = function () {
let xhr;
try {
xhr = new ActiveXObject('MSXML2.XMLHttp.6.0');
} catch (e) {
try {
xhr = new ActiveXObject('MSXML2.XMLHttp.3.0');
} catch (e) {
xhr = new ActiveXObject('MSXML2.XMLHttp');
}
}
return xhr;
};
const xhr = createXHR();
复制代码下面我们通过循环，可以达到和上面一样的效果：
const createXHR = function () {
const versions = ['MSXML2.XMLHttp.6.0ddd', 'MSXML2.XMLHttp.3.0', 'MSXML2.XMLHttp'];
for (let i = 0, version; version = versions[i++];) {
try {
return new ActiveXObject(version);
} catch (e) {
}
}
};
const xhr = createXHR();
复制代码9.4.5 提前让函数退出代替嵌套条件分支
在多层条件分支语句中，我们可以挑选一些分支，在进入这些分支后，就立即让函数退出，减少非关键代码的混淆。
9.4.6 传递对象参数代替过长的参数列表
函数参数过长过多会引起调用调用者的不适，可能出现传少或传反的情况。如果有这种情况，我们可以通过将参数包装成一个对象传入函数，然后在函数体内进行取值就可以了。
