前端必懂的设计模式-门面模式

开发 前端
外观模式(Facade Pattern)又叫门面模式,指提供一个统一的接口去访问多个子系统的多个不同的接口,为子系统中的一组接口提供统一的高层接口。使得子系统更容易使用,不仅简化类中的接口,而且实现调用者和接口的解耦。

1. 定义

外观模式(Facade Pattern)又叫门面模式,指提供一个统一的接口去访问多个子系统的多个不同的接口,为子系统中的一组接口提供统一的高层接口。使得子系统更容易使用,不仅简化类中的接口,而且实现调用者和接口的解耦。

2. 类图

该设计模式由以下角色组成

门面角色:

外观模式的核心。它被客户角色调用,它熟悉子系统的功能。内部根据客户角色的需求预定了几种功能的组合 子系统角色:实现了子系统的功能。它对客户角色和Facade是未知的。

子系统角色:

实现了子系统的功能。它对客户角色和Facade是未知的

客户角色

通过调用Facede来完成要实现的功能

门面模式类图

3. 一个生活中的例子

比如常见的空调、冰箱、洗衣机,内部结构都并不简单,对于我们使用者而言,理解他们内部的运行机制的门槛比较高,但是理解遥控器/控制面板上面寥寥几个按钮就相对容易的多,这就是外观模式的意义。

遥控器

在类似场景中,这些例子有以下特点:

一个统一的外观为复杂的子系统提供一个简单的高层功能接口。 原本访问者直接调用子系统内部模块导致的复杂引用关系,现在可以通过只访问这个统一的外观来避免。

4. 通用实现

在外观模式中,客户端直接对接外观(Facade),通过接口去对接子接口,而子接口里封装的一系列复杂操作,则不是我们要关注的重点。

结构如下:

外观模式一般是作为子系统的功能出口出现,使用的时候可以在其中增加新的功能,但是不推荐这样做,因为外观应该是对已有功能的包装,不应在其中掺杂新的功能。

4.1 计算器

class Sum {
sum(a, b) {
return a + b;
}
}
class Minus {
minus(a, b) {
return a - b;
}
}
class Multiply {
multiply(a, b) {
return a * b;
}
}
class Calculator {
sumObj
minusObj
multiplyObj
constructor() {
this.sumObj = new Sum();
this.minusObj = new Minus();
this.multiplyObj = new Multiply();
}
sum(...args) {
return this.sumObj.sum(...args);
}
minus(...args) {
return this.minusObj.minus(...args);
}
multiply(...args) {
return this.multiplyObj.multiply(...args);
}
}
let calculator = new Calculator();
console.log(calculator.sum(1, 2));
console.log(calculator.minus(1, 2));
console.log(calculator.multiply(1, 2));
复制代码

4.2 计算机

class CPU {
startup() { console.log('打开CPU'); }
shutdown() { console.log('关闭CPU'); }
}
class Memory {
startup() { console.log('打开内存'); }
shutdown() { console.log('关闭内存'); }
}
class Disk {
startup() { console.log('打开硬盘'); }
shutdown() { console.log('关闭硬盘'); }
}
class Computer {
cpu;
memory;
disk;
constructor() {
this.cpu = new CPU();
this.memory = new Memory();
this.disk = new Disk();
}
startup() {
this.cpu.startup();
this.memory.startup();
this.disk.startup();
}
shutdown() {
this.cpu.shutdown();
this.memory.shutdown();
this.disk.shutdown();
}
}
let computer = new Computer();
computer.startup();
computer.shutdown();
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4.3 压缩

export { }
var zlib = require('zlib');
var fs = require('fs');
let path = require('path');
function open(input) {
let ext = path.extname(input);
switch (ext) {
case '.gz':
return unZip(input);
case '.rar':
return unRar(input);
case '.7z':
return un7z(input);
default:
break;
}
}
function unZip(src) {
var gunzip = zlib.createGunzip();
var inputStream = fs.createReadStream(src);
var outputStream = fs.createWriteStream(src.slice(0, -3));
console.log('outputStream');

inputStream.pipe(gunzip).pipe(outputStream);
}
function unRar(src) {
console.log('Rar解压后的', src);
}
function un7z(src) {
console.log('7z解压后的', src);
}
open('./source.txt.gz');

function zip(src) {
var gzip = zlib.createGzip();//创建压缩流
var inputStream = fs.createReadStream(src);
var outputStream = fs.createWriteStream(src+'.gz');
inputStream.pipe(gzip).pipe(outputStream);
}
zip('source.txt');
复制代码

5. 前端应用场景

5.1 函数参数重载

有一种情况,比如某个函数有多个参数,其中一个参数可以传递也可以不传递,你当然可以直接弄两个接口,但是使用函数参数重载的方式,可以让使用者获得更大的自由度,让两个使用上基本类似的方法获得统一的外观。

function bindEvent(elem, type, selector, fn) {
if (fn === undefined) {
fn = selector;
selector = null;
}
// ... 剩下相关逻辑
}

bindEvent(elem, 'click', '#div1', fn)
bindEvent(elem, 'click', fn)

复制代码

上面这个绑定事件的函数中,参数 selector 就是可选的。

这种方式在一些工具库或者框架提供的多功能方法上经常得到使用,特别是在通用 API 的某些参数可传可不传的时候。

参数重载之后的函数在使用上会获得更大的自由度,而不必重新创建一个新的 API,这在 Vue、React、jQuery、Lodash 等库中使用非常频繁。

5.2 polyfill抹平浏览器兼容性问题

polyfill可以让我们处理浏览器兼容和屏蔽了浏览器差异。

外观模式经常被用于 JavaScript 的库中,封装一些接口用于兼容多浏览器,让我们可以间接调用我们封装的外观,从而屏蔽了浏览器差异,便于使用。

比如经常用的兼容不同浏览器的事件绑定方法:

function addEvent(element, type, fn) {
if (element.addEventListener) { // 支持 DOM2 级事件处理方法的浏览器
element.addEventListener(type, fn, false);
} else if (element.attachEvent) { // 不支持 DOM2 级但支持 attachEvent
element.attachEvent('on' + type, fn);
} else {
element['on' + type] = fn; // 都不支持的浏览器
}
}

var myInput = document.getElementById('myinput');

addEvent(myInput, 'click', function() {
console.log('绑定 click 事件');
})
复制代码

除了事件绑定之外,在抹平浏览器兼容性的其他问题上我们也经常使用外观模式:

// 移除 DOM 上的事件
function removeEvent(element, type, fn) {
if (element.removeEventListener) {
element.removeEventListener(type, fn, false);
} else if (element.detachEvent) {
element.detachEvent('on' + type, fn);
} else {
element['on' + type] = null;
}
}

// 获取样式
function getStyle(obj, styleName) {
if (window.getComputedStyle) {
var styles = getComputedStyle(obj, null)[styleName];
} else {
var styles = obj.currentStyle[styleName];
}
return styles;
}

// 阻止默认事件
var preventDefault = function(event) {
if (event.preventDefault) {
event.preventDefault();
} else { // IE 下
event.returnValue = false;
}
}

// 阻止事件冒泡
var cancelBubble = function(event) {
if (event.stopPropagation) {
event.stopPropagation();
} else { // IE 下
event.cancelBubble = true;
}
}

复制代码

通过将处理不同浏览器兼容性问题的过程封装成一个外观,我们在使用的时候可以直接使用外观方法即可,在遇到兼容性问题的时候,这个外观方法自然帮我们解决,方便又不容易出错。

5.3 Vue 源码中的函数参数重载

Vue 提供的一个创建元素的方法 createElement (opens new window)就使用了函数参数重载,使得使用者在使用这个参数的时候很灵活:

export function createElement(
context,
tag,
data,
children,
normalizationType,
alwaysNormalize
) {
if (Array.isArray(data) || isPrimitive(data)) { // 参数的重载
normalizationType = children
children = data
data = undefined
}

// ...
}

复制代码

createElement 方法里面对第三个参数 data 进行了判断,如果第三个参数的类型是 array、string、number、boolean 中的一种,那么说明是 createElement(tag [, data], children, ...) 这样的使用方式,用户传的第二个参数不是 data,而是 children。

data 这个参数是包含模板相关属性的数据对象,如果用户没有什么要设置,那这个参数自然不传,不使用函数参数重载的情况下,需要用户手动传递 null 或者 undefined 之类,参数重载之后,用户对 data 这个参数可传可不传,使用自由度比较大,也很方便。

createElement方法的源码参见 Github 链接vue/src/core/vdom/create-element.js

5.4 Lodash 源码中的函数参数重载

Lodash 的 range 方法的 API 为 _.range([start=0], end, [step=1]),这就很明显使用了参数重载,这个方法调用了一个内部函数 createRange:

function createRange(fromRight) {
return (start, end, step) => {
// ...

if (end === undefined) {
end = start
start = 0
}

// ...
}
}

复制代码

意思就是,如果没有传第二个参数,那么就把传入的第一个参数作为 end,并把 start 置为默认值。

createRange 方法的源码参见 Github 链接
lodash/.internal/createRange.js

5.5 jQuery 源码中的函数参数重载

函数参数重载在源码中使用比较多,jQuery 中也有大量使用,比如 on、off、bind、one、load、ajaxPrefilter 等方法,这里以 off 方法为例,该方法在选择元素上移除一个或多个事件的事件处理函数。源码如下:

off: function (types, selector, fn) {
// ...

if (selector === false || typeof selector === 'function') {
// ( types [, fn] ) 的使用方式
fn = selector
selector = undefined
}

// ...
}
复制代码

可以看到如果传入第二个参数为 false 或者是函数的时候,就是 off(types [, fn]) 的使用方式。

off 方法的源码参见 Github 链接 jquery/src/event.js

再比如 load 方法的源码:

jQuery.fn.load = function(url, params, callback) {
// ...

if (isFunction(params)) {
callback = params
params = undefined
}

// ...
}

复制代码

可以看到 jQuery 对第二个参数进行了判断,如果是函数,就是 load(url [, callback]) 的使用方式。

load 方法的源码参见 Github 链接 jquery/src/ajax/load.js(opens new window)

5.6 jQuery 源码中的外观模式

当我们使用 jQuery 的 $(document).ready(...) 来给浏览器加载事件添加回调时,jQuery 会使用源码中的 bindReady 方法:

bindReady: function() {
// ...

// Mozilla, Opera and webkit 支持
if (document.addEventListener) {
document.addEventListener('DOMContentLoaded', DOMContentLoaded, false)

// A fallback to window.onload, that will always work
window.addEventListener('load', jQuery.ready, false)

// 如果使用了 IE 的事件绑定形式
} else if (document.attachEvent) {
document.attachEvent('onreadystatechange', DOMContentLoaded)

// A fallback to window.onload, that will always work
window.attachEvent('onload', jQuery.ready)
}

// ...
}

复制代码

通过这个方法,jQuery 帮我们将不同浏览器下的不同绑定形式隐藏起来,从而简化了使用。

bindReady 方法的源码参见 Github 链接 jquery/src/core.js

除了屏蔽浏览器兼容性问题之外,jQuery 还有其他的一些其他外观模式的应用:

比如修改 css 的时候可以 $('p').css('color', 'red'),也可以 $('p').css('width', 100),对不同样式的操作被封装到同一个外观方法中,极大地方便了使用,对不同样式的特殊处理(比如设置 width 的时候不用加 px)也一同被封装了起来。

源码参见 Github 链接 jquery/src/css.js

再比如 jQuery 的 ajax 的 API ``$.ajax(url [, settings]),当我们在设置以 JSONP 的形式发送请求的时候,只要传入 dataType: 'jsonp' 设置,jQuery 会进行一些额外操作帮我们启动 JSONP 流程,并不需要使用者手动添加代码,这些都被封装在 $.ajax() 这个外观方法中了。

源码参见 Github 链接 jquery/src/ajax/jsonp.js

5.7 Axios 源码中的外观模式

Axios 可以使用在不同环境中,那么在不同环境中发送 HTTP 请求的时候会使用不同环境中的特有模块,Axios 这里是使用外观模式来解决这个问题的:

function getDefaultAdapter() {
// ...

if (typeof process !== 'undefined' && Object.prototype.toString.call(process) === '[object process]') {
// Nodejs 中使用 HTTP adapter
adapter = require('./adapters/http');
} else if (typeof XMLHttpRequest !== 'undefined') {
// 浏览器使用 XHR adapter
adapter = require('./adapters/xhr');
}

// ...
}

复制代码

这个方法进行了一个判断,如果在 Nodejs 的环境中则使用 Nodejs 的 HTTP 模块来发送请求,在浏览器环境中则使用 XMLHTTPRequest 这个浏览器 API。

getDefaultAdapter 方法源码参见 Github 链接 axios/lib/defaults.js

5.8 redux createStore

createStore

export default function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {
if (typeof preloadedState === 'function' && typeof enhancer === 'undefined') {
enhancer = preloadedState
preloadedState = undefined
}
}
复制代码

6 设计原则验证

不符合单一职责原则和开放封闭原则,因此谨慎使用,不可滥用

7 外观模式的优缺点

优点:

  • 访问者不需要再了解子系统内部模块的功能,而只需和外观交互即可,使得访问者对子系统的使用变得简单,符合最少知识原则,增强了可移植性和可读性。
  • 减少了与子系统模块的直接引用,实现了访问者与子系统中模块之间的松耦合,增加了可维护性和可扩展性。
  • 通过合理使用外观模式,可以帮助我们更好地划分系统访问层次,比如把需要暴露给外部的功能集中到外观中,这样既方便访问者使用,也很好地隐藏了内部的细节,提升了安全性。

缺点:

  • 不符合开闭原则,对修改关闭,对扩展开放,如果外观模块出错,那么只能通过修改的方式来解决问题,因为外观模块是子系统的唯一出口。
  • 不需要或不合理的使用外观会让人迷惑,过犹不及。

7. 外观模式的适用场景

  • 维护设计粗糙和难以理解的遗留系统,或者系统非常复杂的时候,可以为这些系统设置外观模块,给外界提供清晰的接口,以后新系统只需与外观交互即可。
  • 你写了若干小模块,可以完成某个大功能,但日后常用的是大功能,可以使用外观来提供大功能,因为外界也不需要了解小模块的功能。
  • 团队协作时,可以给各自负责的模块建立合适的外观,以简化使用,节约沟通时间。 如果构建多层系统,可以使用外观模式来将系统分层,让外观模块成为每层的入口,简化层间调用,松散层间耦合。

8. 其他相关模式

8.1 外观模式与中介者模式

  • 外观模式:封装子使用者对子系统内模块的直接交互,方便使用者对子系统的调用。
  • 中介者模式:封装子系统间各模块之间的直接交互,松散模块间的耦合。

8.2 外观模式与单例模式

有时候一个系统只需要一个外观,比如之前举的 Axios 的 HTTP 模块例子。这时我们可以将外观模式和单例模式一起使用,把外观实现为单例。

文章出自:​​peffy​​,如有转载本文请联系前端餐厅ReTech今日头条号。

github:https://github.com/zuopf769


责任编辑:武晓燕 来源: 前端餐厅
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