前端设计模式和设计原则之设计模式
作为前端开发，在code时，或多或少地都会践行设计模式，但是你清楚自己用到的是何种设计模式吗？
为什么前端开发一定要懂设计模式呢？
code时不遵从设计模式，又能怎样呢？
上面的问题可以留作思考，这里首先介绍一下前端开发经常遇到的一些设计模式和设计原则。
前端常见的设计模式
1 单例模式
在整个应用程序中只允许创建一个实例的模式。
在前端开发中，它通常用于管理全局状态或资源，例如：
- 在 React 应用中，使用 Redux 库来管理应用的状态；
- 在 Vue 应用中，使用 Vuex 库来管理应用的状态；
- 在 Angular 应用中，使用 Service 来管理应用的状态；
angular 服务是可注入的类，用于提供共享的数据、功能或逻辑给整个应用程序的组件；由于服务是以单例形式存在的，每次注入服务都会返回同一个实例。
使用@Injectable({ providedIn: 'root' })装饰器将MyService注册为根级提供商，这意味着整个应用程序都可以访问该服务的单一实例。
// my.service.ts
import { Injectable } from '@angular/core';
@Injectable({
providedIn: 'root'
})
export class MyService {
private count: number = 0;
incrementCount() {
this.count++;
}
getCount(): number {
return this.count;
}
}
在组件中，可以通过依赖注入的方式来使用该服务；
// my.component.ts
import { Component } from '@angular/core';
import { MyService } from './my.service';
@Component({
selector: 'my-component',
template: `
Count: {{ myService.getCount() }}
`
})
export class MyComponent {
constructor(private myService: MyService) {}
incrementCount() {
this.myService.incrementCount();
}
}
拓展
如果在Angular中的
@Injectable装饰器的providedIn配置中不使用"root"，而是指定其他模块或组件，那么该服务将在该模块或组件的范围内成为单例。
这意味着，服务将在指定的模块或组件及其子组件中共享同一个实例，而不是在整个应用程序中共享。这对于需要在特定范围内共享数据或功能的场景非常有用。
例如，假设有两个组件ComponentA和ComponentB，它们都引用了同一个服务SharedService，并且将该服务作为提供程序配置在它们各自的模块中。
// shared.service.ts
import { Injectable } from '@angular/core';
@Injectable({
providedIn: 'other-module' // 指定其他模块，而不是 'root'
})
export class SharedService {
public sharedData: string = 'Shared data';
}
// component-a.component.ts
import { Component } from '@angular/core';
import { SharedService } from './shared.service';
@Component({
selector: 'component-a',
template: `
{{ sharedService.sharedData }}
`
})
export class ComponentA {
constructor(public sharedService: SharedService) {}
}
// component-b.component.ts
import { Component } from '@angular/core';
import { SharedService } from './shared.service';
@Component({
selector: 'component-b',
template: `
{{ sharedService.sharedData }}
`
})
export class ComponentB {
constructor(public sharedService: SharedService) {}
}
在这种情况下，SharedService将在ComponentA和ComponentB之间共享同一个实例，但其作用范围限定在这两个组件及其子组件中。
这种用法可以让开发者更细粒度地控制服务的共享范围，使得不同的模块或组件可以拥有各自独立的服务实例。
2 观察者模式
2.1 Vue.js
针对前端的观察者模式，一种常见的应用是使用Vue.js框架的响应式系统。Vue.js使用观察者模式来追踪数据的变化并更新视图。
DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Vue.js Observer Exampletitle>
<script src="https://unpkg.com/[email protected]/dist/vue.js">script>
head>
<body>
<div id="app">
<h2>{{ message }}h2>
<input v-model="message" type="text" placeholder="Type something...">
div>
<script>
// Initialize Vue
new Vue({
el: '#app',
data: {
message: 'Hello, Vue!'
}
});
script>
body>
html>
上述代码中，使用了Vue.js来创建一个具有双向数据绑定的简单应用。message属性的值将被显示在页面上的 h2 标签中，并且可以通过输入框进行编辑。
Vue.js的响应式系统会在message属性发生变化时自动更新页面中对应的内容。这是通过Vue.js在内部使用观察者模式来实现的。当message属性的值发生变化时，观察者会被通知，并执行相应的更新。
这种观察者模式的应用使得开发者无需显式地修改DOM来更新视图，而是只需关注数据的变化，Vue.js会自动处理更新过程。这大大简化了前端开发中处理视图更新的任务。
2.2 Angular
在Angular中，观察者模式主要通过使用RxJS（响应式扩展）库来实现。RxJS是一个强大的事件处理库，它提供了多种操作符和观察者模式的实现，以处理异步事件流。
在Angular中，通过使用Observables（可观察对象）和Subjects（主题），开发者可以实现观察者模式的效果，并在组件之间进行事件通信或数据共享。
下面是一个简单的示例，展示了如何在Angular中使用观察者模式实现组件之间的通信：
// message.service.ts
import { Injectable } from '@angular/core';
import { Subject } from 'rxjs';
@Injectable()
export class MessageService {
private messageSubject = new Subject<string>();
message$ = this.messageSubject.asObservable();
sendMessage(message: string) {
this.messageSubject.next(message);
}
}
上述代码创建了一个名为MessageService的服务，它使用Subject创建了一个消息主题。通过调用主题的next()方法，可以向订阅该主题的观察者发送消息。
// component-a.component.ts
import { Component } from '@angular/core';
import { MessageService } from './message.service';
@Component({
selector: 'component-a',
template: `
`
})
export class ComponentA {
constructor(private messageService: MessageService) {}
sendMessage() {
this.messageService.sendMessage('Hello from Component A!');
}
}
上述代码创建了一个名为ComponentA的组件，它通过依赖注入的方式引用了MessageService。在按钮的点击事件中，我们调用sendMessage()方法来发送一条消息。
// component-b.component.ts
import { Component } from '@angular/core';
import { MessageService } from './message.service';
@Component({
selector: 'component-b',
template: `
{{ receivedMessage }}
`
})
export class ComponentB {
receivedMessage: string = '';
constructor(private messageService: MessageService) {}
ngOnInit() {
this.messageService.message$.subscribe(message => {
this.receivedMessage = message;
});
}
}
上述代码创建了一个名为ComponentB的组件，并在ngOnInit()生命周期钩子中订阅了MessageService的message$可观察对象。一旦有新的消息发送，观察者将接收到该消息并更新receivedMessage属性。
使用上述代码，当ComponentA中的按钮被点击时，它将向ComponentB发送一条消息，并在ComponentB中更新显示的消息。这通过观察者模式实现组件之间的双向通信。
2.3 React
在 React 中，观察者模式可以通过使用 Context API 和钩子函数来实现。下面是一个简单的示例：
首先，创建一个观察者上下文（ObserverContext）：
import React, { createContext, useContext, useState } from 'react';
const ObserverContext = createContext();
export const ObserverProvider = ({ children }) => {
const [observers, setObservers] = useState([]);
const addObserver = (observer) => {
setObservers((prevObservers) => [...prevObservers, observer]);
};
const removeObserver = (observer) => {
setObservers((prevObservers) =>
prevObservers.filter((o) => o !== observer)
);
};
const notifyObservers = () => {
observers.forEach((observer) => observer());
};
const contextValue = {
addObserver,
removeObserver,
notifyObservers,
};
return (
<ObserverContext.Provider value={contextValue}>
{children}
</ObserverContext.Provider>
);
};
export const useObserver = (observer) => {
const { addObserver, removeObserver } = useContext(ObserverContext);
// 添加观察者
useEffect(() => {
addObserver(observer);
// 组件卸载时移除观察者
return () => removeObserver(observer);
}, [observer, addObserver, removeObserver]);
};
然后，在需要进行观察的组件中使用 useObserver 钩子来订阅和响应变化。
import React, { useState } from 'react';
import { useObserver } from './ObserverContext';
const Counter = () => {
const [count, setCount] = useState(0);
const handleIncrement = () => {
setCount((prevCount) => prevCount + 1);
};
// 添加观察者
useObserver(() => {
console.log('Count has changed:', count);
});
return (
<div>
<p>Count: {count}</p>
<button onClick={handleIncrement}>Increment</button>
</div>
);
};
在上述示例中，ObserverProvider 提供了观察者的上下文，并定义了添加观察者、移除观察者和通知观察者的方法。使用 useObserver 钩子来订阅观察者模式中的变化。当状态（这里是 count）发生变化时，观察者将被通知并执行相应的操作。
使用这种方式，可以在 React 中实现简单的观察者模式，以便组件之间能够订阅和响应特定的事件或状态变化。
3 代码工厂模式
代码工厂模式是一种创建对象的设计模式，它通过使用工厂函数或类来封装对象的创建过程。在这种模式下，我们不直接调用对象的构造函数来创建对象，而是通过一个专门的工厂方法来统一管理对象的创建。
代码工厂模式的主要目的是隐藏具体对象创建的细节，并提供一种可扩展和灵活的方式来创建对象。它将对象的实例化逻辑封装在一个独立的组件中，使得创建对象的过程可以进行集中管理，而不是分散在应用程序的各个地方。
3.1 Angular
下面是一个简单的示例，展示了如何在 Angular 中使用代码工厂模式：
import { Injectable } from '@angular/core';
@Injectable({
providedIn: 'root',
})
export class UserService {
private users: string[] = [];
addUser(user: string): void {
this.users.push(user);
}
getUsers(): string[] {
return this.users;
}
}
@Injectable({
providedIn: 'root',
})
export class UserFactory {
constructor(private userService: UserService) {}
createUser(name: string): void {
this.userService.addUser(name);
}
}
在上述示例中，UserService 是一个服务类，它管理用户信息。UserFactory 是一个工厂类，负责创建用户并将其添加到 UserService 中。
在 Angular 中，通过使用 @Injectable() 装饰器和 providedIn: 'root' 选项，我们可以将 UserService 和 UserFactory 注册为可注入的服务，并确保它们在整个应用程序中的任何组件中都可用。
然后，在其他组件中可以通过依赖注入的方式使用这些服务：
import { Component } from '@angular/core';
import { UserFactory } from './user.factory';
@Component({...})
export class AppComponent {
constructor(private userFactory: UserFactory) {}
createUser() {
this.userFactory.createUser('John');
}
}
在上述示例中，AppComponent 组件通过依赖注入 UserFactory 来使用工厂模式创建用户。
通过在 Angular 中使用代码工厂模式，我们可以将对象的创建和初始化逻辑封装到可注入的服务中，并在需要时利用依赖注入方便地使用这些服务。这样可以提高代码的可维护性、扩展性和测试性。
3.2 React
下面是一个简单的示例，展示了如何在 React 中使用代码工厂模式：
import React from 'react';
// 工厂函数
function createButton(type) {
const Button = (props) => {
let button;
if (type === 'primary') {
button = (
<button className="primary-button" onClick={props.onClick}>
{props.children}
</button>
);
} else if (type === 'secondary') {
button = (
<button className="secondary-button" onClick={props.onClick}>
{props.children}
</button>
);
} else {
throw new Error('Invalid button type');
}
return button;
};
return Button;
}
// 使用工厂函数创建按钮组件
const PrimaryButton = createButton('primary');
const SecondaryButton = createButton('secondary');
// 使用按钮组件
const App = () => (
<div>
<PrimaryButton onClick={() => console.log("Primary button clicked")}>
Primary Button
</PrimaryButton>
<SecondaryButton onClick={() => console.log("Secondary button clicked")}>
Secondary Button
</SecondaryButton>
</div>
);
在上述例子中，createButton 是一个工厂函数，根据传入的 type 参数返回一个特定类型的按钮组件。根据不同的类型，创建不同样式、行为或功能的按钮。
通过调用 createButton 工厂函数，可以轻松创建不同类型的按钮组件，并在应用程序中使用它们。这样，避免在多个地方重复编写相似的代码，而是通过工厂模式集中管理和创建组件。
使用工厂模式，可以根据需要快速创建并定制化多个组件，并轻松地进行修改或扩展。这种模式提供了一种更灵活、可维护和可重用的方式来创建和管理 React 组件。
4 策略模式
策略模式用于定义一系列算法，并将其封装成独立的对象，使它们可以相互替换。在前端开发中，策略模式可以用来处理多种算法或逻辑的情况，例如在表单验证中根据不同规则进行验证。
下面是一个简单的示例，用于根据不同的排序策略对数组进行排序：
// 排序策略对象
const sortingStrategies = {
quickSort: (arr) => arr.sort((a, b) => a - b),
mergeSort: (arr) => arr.sort((a, b) => b - a),
};
// 排序上下文对象
class SortContext {
constructor(strategy) {
this.strategy = strategy;
}
setStrategy(strategy) {
this.strategy = strategy;
}
sort(arr) {
return this.strategy(arr);
}
}
// 使用策略模式进行排序
const arr = [5, 2, 8, 1, 4];
const context = new SortContext(sortingStrategies.quickSort);
console.log(context.sort(arr)); // 输出: [1, 2, 4, 5, 8]
context.setStrategy(sortingStrategies.mergeSort);
console.log(context.sort(arr)); // 输出: [8, 5, 4, 2, 1]
在上述示例中，sortingStrategies 是一个包含不同排序策略的对象，其中 quickSort 和 mergeSort 是两种不同的排序算法。
SortContext 是排序上下文对象，它接收一个排序策略作为参数，并提供 setStrategy 方法来动态更改当前的排序策略。sort 方法使用当前的排序策略对给定的数组进行排序。
通过创建 SortContext 实例并设置不同的排序策略，我们可以根据需要选择特定的排序算法对数组进行排序。这样，我们可以在运行时根据需求灵活地切换算法，而不需要在每个地方都修改排序逻辑。
策略模式使得应用程序更具可扩展性和灵活性，因为我们可以轻松添加新的策略或修改现有的策略，而无需修改已有的代码。同时，它还能提高代码的可读性和可维护性，使算法选择与实际执行逻辑分离开来。