高级前端工程师必备的 JS 设计模式入门教程,常用设计模式案例分享
作者:watermelo37
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一个假装是giser的coder,做不只专注于业务逻辑的前端工程师,Java、Docker、Python、LLM均有涉猎。
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温柔地对待温柔的人,包容的三观就是最大的温柔。
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高级前端工程师必备的 JS 设计模式入门教程,常用设计模式案例分享
本文适合有JavaScript基础 、 Vue/React 开发经验,但对设计模式不太熟悉的前端开发工程师。
什么是设计模式?为什么要有设计模式?单例模式、工厂模式、建造者模式、适配器模式、代理模式、装饰器模式、观察者模式、策略模式、状态模式分别是什么?他们解决了什么样的问题?本文将给您答案。
一、什么是设计模式?为什么前端也要学?
1、设计模式是什么
设计模式,就是程序员们总结出来的一套解决常见代码问题的方法论。
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它不是死板的规定,不是必须按部就班执行。
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它是经验总结,告诉你在遇到某些类型的问题时,如何写出更优雅、更健壮、更可扩展的代码。
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后端用,前端也用,尤其是当你的项目越来越大、多人协作越来越复杂时,设计模式就越重要。
类比一下:设计模式就像打游戏时的「固定套路」,让你在遇到不同怪物时不用每次重头想招数,而是有一套拿得出手的打法。
2、设计模式的产出
设计模式的产出不是特定代码片段,而是一套可复用的设计思路或结构。
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有些模式产出一个「结构」(比如单例产出一个唯一对象)。
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有些模式产出一个「流程/机制」(比如观察者产出的是发布-订阅机制)。
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也有些是组合型的,既有对象也有通信逻辑。
设计模式产出的是「结构 + 行为」的组合,没有严格固定形式,但背后有固定的“意图”或“问题场景”。我们关注的就是其“意图”和“场景”。
二、设计模式在 JS 里的分类
设计模式很多,但最重要的,可以分成三大类:
类型 | 解释 | 代表模式 |
---|---|---|
创建型 | 解决「如何创建对象」的问题 | 单例模式、工厂模式、建造者模式 |
结构型 | 解决「对象之间怎么组织结构」的问题 | 适配器模式、代理模式、装饰器模式 |
行为型 | 解决「对象之间怎么协作通信」的问题 | 观察者模式、策略模式、状态模式 |
三、常用设计模式实战讲解
1、单例模式(Singleton)
定义:整个系统只存在一个实例对象,并且能全局访问。
举个例子,Vuex里面的store就是单例,事件总线(Event Bus)也是单例。
来做个简单的实现,它通过一个静态属性 instance 储存实例,并在重复创建时返回已有实例,这样就能实现单例的效果:
2、工厂模式(Factory)
定义:用一个函数/类专门负责创建对象,不直接用 new。
举几个例子,组件封装:根据类型不同返回不同组件实例还有 Axios 的实例化都是工厂模式。
工厂模式的优势在于能统一创建逻辑,并且拓展非常方便,各类型之间高内聚,低耦合。做个简单的实现:
工厂函数是什么?
工厂函数(Factory Function)是一个普通函数,它封装了创建对象的过程,并返回这个对象。它是实现工厂模式的一种方式,但不限于工厂模式使用。
这个案例中的 createPerson 就是工厂函数。
3、观察者模式(Observer)
定义:一对多关系,一个对象变化,通知所有依赖它的对象。
比如Vue 响应式,发布订阅(EventEmitter)都属于观察者模式。
一般情况下,观察者模式里面一定有一个叫做 notify / emit / publish 或类似功能的函数,用来通知所有的订阅者,这种函数本质上就是广播机制,是观察者模式的核心实现函数。做个简单的案例:维护一组回调,变化时循环触发。
4、代理模式(Proxy)
定义:通过一个代理对象控制对目标对象的访问。
Vue3的响应式Proxy、接口请求封装都属于代理模式。
先用Proxy举例:
这个例子比较常见,是不是意犹未尽?我们再来一个图片懒加载的代理模式来举例:
proxyImage 函数就是代理对象,loadImage是被代理的目标对象,用户一调用它就显示 loading 图,真正图片在加载完毕后替换。
这里使用 IIFE(立即执行函数表达式) 是为了创建一次性的私有作用域和闭包,隔离 img 变量,避免污染。
执行逻辑为:
代码刚执行时,生成了一个 proxyImage 函数,这个函数内部封装了一个私有的 Image 对象 img,并且给 img.onload 绑定了回调函数。
调用 proxyImage(src) 时,先 loadImage('loading.jpg') 显示一个占位图,再设置 img.src = src(真实图片地址)。
这时浏览器会开始异步加载 src 指向的真实图片,这一步是静默执行的,DOM渲染的是默认图片。
加载完毕后自动触发 img.onload,在回调里重新调用 loadImage(this.src),替换成真实图。
其中,默认图片(loading.jpg)应该是一个极小的图,通过base64编码内嵌到代码里,或者直接用svg小图标,如果是个大一点的图片应该让浏览器预加载,以此来实现用户视角下的默认图片无感渲染。
5、策略模式(Strategy)
定义:将一系列算法封装成独立的策略类,使它们可以互相替换。
比如一些表单验证、支付方式切换过程等。
其优势在于具有开闭原则(增加新策略不用改老代码),并且代码可扩展。举例如下,其中strategies 里是具体的策略集合(算法实现),validate 是「上下文」调用器(根据情况选择策略执行),两者配合才构成完整的策略模式实现:
开闭原则:
即对扩展开放,对修改关闭。
产生新需求时,应该通过新增代码来实现,而不是修改现有代码。这样可以减少出错的风险,提高系统的稳定性。
在策略模式中,策略模式增加新策略,只是添加新策略对象,不需要去改 validate 函数本体
有没有觉得策略模式和工厂模式很像?都是通过一个“judge info”(type与rule)来判断到底该如何执行。但他们存在以下区别:
策略模式 | 工厂模式 |
---|---|
关注执行逻辑不同 | 关注对象创建不同 |
替换算法/规则 | 替换对象 |
运行时切换 | 生成时选择 |
6、建造者模式、适配器模式、装饰器模式和状态模式
这四个相对少见,简单介绍:
①建造者模式(Builder Pattern)
分步骤构建一个复杂对象,而不是一口气构造。比如建一台电脑:
②适配器模式(Adapter Pattern)
让原本接口不兼容的两个类可以一起工作。比如一个老版 API 返回的是 snake_case,但新系统要求 camelCase:
③装饰器模式(Decorator Pattern)
在不修改原对象的情况下,动态增加功能。比如增强 log 函数(这里相当于额外打印了时间):
④状态模式(State Pattern)
对象内部状态不同,行为也不同。比如电灯开关:
四、结语
设计模式能让人写出更稳定、可维护的代码,JavaScript中最常用的设计模式有单例、工厂、观察者、代理、策略五种。学设计模式就相当于学解决复杂问题的套路,在框架中,如 Vue / React项目里,几乎随处可见设计模式的身影。
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