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@FunC 2017-12-10T21:14:39.000000Z 字数 5717 阅读 2121

Node.js Design Patterns | CH06

Node.js

设计模式

设计模式指的对同一类问题可复用的解决方案。

设计模式中最广为人知的，是面向对象的GoF（Gang of Four）。由于 JavaScript 拥有基于原型链的面向对象、动态类型、函数作为一等公民、可函数式编程等特性，其设计模式和传统的设计模式有所不同，下面进行介绍。

工厂模式（Factory）

描述

创建对象时，调用工厂函数而不是使用new操作符或Object.create()。

优点

根据环境改变初始化过程

实质是通过判断process.env.NODE_ENV的值来切换初始化过程。而环境的设定则在运行时设定，如export NODE_ENV=development; node profilerTest

使用 compose 灵活创建对象

这里有一点函数式编程的味道在。
由于 JavaScript 是基于原型链的，所以因此可通过 compose 方法直接将对象的特性”拼装“起来：

  1. const runner = stampit.compose(character, mover);
  2. const samurai = stampit.compose(character, mover, slasher);
  3. const gunslinger = stampit.compose(character, mover, shooter);
  4. const westernSamurai = stampit.compose(gunslinger, samurai);

而其中的 compose 方法可通过Object.assign()实现
npm package：stampit

Revealing constructor

描述

将一个 executor 函数作为 constructor 的参数传入，允许其使用内部的一部分函数或属性。

优点

安全地提高灵活性。（暴露的内部方法只能在 executor 中使用）

例子

  1. // 我们熟知的 Promise constructor 就暴露了内部的 resolve, reject方法
  2. new Promise((resolve, reject) => {
  3.     // ...
  4. });

代理模式（Proxy）

描述

Proxy 模式指的是只能通过代理来调用真正对象（Subject）的方法。而在代理中对 subject 的行为作了一定的修改。

使用场景

实现方法

对象组合

通常借助继承实现，但由于 JavaScript 是动态类型，可直接用对象字面量+工厂函数：

  1. function createProxy(subject) {
  2.     return {
  3.         // proxied method
  4.         hello: () => (subject.hello() + ' world!');
  6.         // delegated method
  7.         goodbye: () => (subject.goodbye.apply(subject, arguments))
  8.     };
  9. }

在一些场景下只能使用该方法，如懒加载。
如需委托大部分方法时，可以借助一些库的帮助。如 delegates

对象增强（monkey patching）

直接在原对象的方法上修改（既是优点也是缺点）

  1. function createProxy(subject) {
  2.     const helloOrig = subject.hello;
  3.     subject.hello = () => (helloOrig.call(this) + ' world!');
  4.     return subject;
  5. }

ES2015 Proxy

ES2015 实现的一个 Proxy constructor，形如：

  1. const proxy = new Proxy(target, handler);

其中 target 即先前的 subject，handler 则包含一系列 “陷阱方法”，能改变一些 JS 默认方法/操作符的表现，例如：

  1. const evenNumbers = new Proxy([], {
  2.     get: (target, index) => index * 2,
  3.     has: (target, number) => number % 2 === 0
  4. });
  6. 2 in evenNumbers; // true
  7. 5 in evenNumbers; // false
  8. evenNumbers[7]; // 14

这是一个很棒的例子。我们创建了一个虚拟数组（因为没有存储数据），但被调用时又能返回正确结果。其中 Proxy 中的 get 方法修改了成员访问符的行为，has 方法修改了 in 操作符的行为。

装饰者模式（Decorator）

描述

对被装饰的实例添加新的方法。（而不是对整个类添加）

优点

便于实现最小化内核以及增加扩展性（便于社区添加新方法）。

实现方式

与代理模式类似，有对象组合和对象增强两种（参见上文）

适配器模式（Adapter）

描述

通过适配器模式，实现使用不同的接口访问对象的方法。

优点

例子

策略模式（Strategy）

描述

策略模式允许一个对象（Context）支持多种逻辑（策略，strategy）。其中 context 是公共逻辑，strate 则提供灵活的差异化实现：

更形象的比喻是：context 是一把枪，而不同的 strategy 则是不同的子弹（霰弹、火焰弹、毒弹）。

优点

缺点

应用

Passport.js 是一个授权登陆框架，支持不同的授权协议。例如支持 Facebook 和 Twitter 的授权策略。同时，因为使用了策略模式，社区可以自己实现需要的服务授权，例如能找到微博和微信的 strategy。

状态模式（State）

描述

状态模式其实就是包含了一系列的策略模式，在内部可以通过改变状态来使用不同的策略：

优点

实现

一般需要不同的状态（state）有着同名方法，并且需要状态切换方法和状态初始化方法。
其中状态的初始化既可以由 context 实现，也可以让 state 对象自己实现。

模板模式（Template）

描述

模板模式定义了一个抽象的伪类，实现了一个算法的骨架，并空出了部分步骤。空出部分由子类实现：

优点

应用

实际上，Stream 中就已经用到了这种模式。例如我们要自定义一个 writable stream，就要继承writable stream 的同时，自己实现它的._write()方法。
这样看来，和策略模式的主要差异在于空出部分的复用性。像自定义的 Stream，定制程度高，复用度低，适合模板模式。而登陆授权复用度高，为了便于拓展策略，使用了策略模式。

中间件（Middleware）

描述

实质类似于管道处理（pipeline）。核心在于实现一个中间件管理器（Middleware Manager），来组织并执行中间件：

优点

实现

中间件管理器的本质，其实是一个遍历器。我们来实现一个中间件管理器做说明：

  1. module.exports = class ZmqMiddlewareManager {
  2.   constructor(socket) {
  3.     this.socket = socket;
  4.       // 处理请求的中间件
  5.     this.inboundMiddleware = [];
  6.       // 处理响应的中间件  
  7.     this.outboundMiddleware = [];
  8.     // 运行中间件管理器
  9.     socket.on('message', message => {     
  10.         // 先对请求进行处理  
  11.       this.executeMiddleware(this.inboundMiddleware, {
  12.         data: message
  13.       });
  14.     });
  15.   }
  17.   send(data) {
  18.     const message = {
  19.       data: data
  20.     };
  21.       // send 方法为返回响应的方法，所以执行 outboundMiddleware
  22.       // 所以分别使用了 push 和 unshift
  23.     this.executeMiddleware(this.outboundMiddleware, message,
  24.       () => {
  25.         this.socket.send(message.data);
  26.       }
  27.     );
  28.   }
  29.     // 注意，对请求的处理和对响应的处理通常是反向的
  30.     // 例如 请求->解压->解密->处理->加密->压缩->响应
  31.   use(middleware) {
  32.     if (middleware.inbound) {
  33.       this.inboundMiddleware.push(middleware.inbound);
  34.     }
  35.     if (middleware.outbound) {
  36.       this.outboundMiddleware.unshift(middleware.outbound);
  37.     }
  38.   }
  40.   executeMiddleware(middleware, arg, finish) {
  41.     // 本质为遍历器
  42.     function iterator(index) {
  43.       if (index === middleware.length) {
  44.         return finish && finish();
  45.       }
  46.       middleware[index].call(this, arg, err => {
  47.         if (err) {
  48.           return console.log('There was an error: ' + err.message);
  49.         }
  50.         iterator.call(this, ++index);
  51.       });
  52.     }
  53.       // 启动遍历器
  54.     iterator.call(this, 0);
  55.   }
  56. };

中间值得注意的是区分了 inboundMiddleware和outboundMiddleware。在这种实现中，中间件需要分别提供inbound方法和outbound方法。注意跟下文 Koa 的方式作对比。

在 Koa 中使用 generator 作中间件

不同于 Express，Koa 直接使用了ES2015的 generator 作为中间件（遍历器本质），Koa 2 更是使用了 async/await 来实现中间件。
Koa 使用的是“洋葱模型”，如图所示：

即同一个中间件（Koa中为generator）会被调用两次，并且调用顺序相反。
要做到这点，其实就是使用了 generator 可以通过 yield 暂停并切出 generator 的特点。来看示例：

  1. const lastCall = new Map();
  3. module.exports = function *(next) {
  4.   // inbound
  5.   const now = new Date();
  6.   if (lastCall.has(this.ip) && now.getTime() - lastCall.get(this.ip).getTime() < 1000) {
  7.     return this.status = 429; // Too Many Requests
  8.   }
  10.     // yield 之后交给下一个中间件执行
  11.   yield next;
  13.   // outbound
  14.   lastCall.set(this.ip, now);
  15.   this.set('X-RateLimit-Reset', now.getTime() + 1000);
  16. };

这样看来，generator 跟中间件真的是天作之合。

命令模式（Command）

描述

命令（command）：是指一个包含了之后需要执行的动作的所有信息的对象。
客户端（client）：负责创建命令并传递给触发器（Invoker）
触发器（invoker）复制对目标执行命令
目标（target）命令的执行对象
组合起来就是命令模式：

优点

缺点

实现

见注释

  1. //The Command
  2. function createSendStatusCmd(service, status) {
  3.   let postId = null;
  4.     // command 本体，一个待执行的闭包
  5.   const command = () => {
  6.     postId = service.sendUpdate(status);
  7.   };
  8.     // command 的 undo 方法，提供撤回
  9.   command.undo = () => {
  10.     if(postId) {
  11.       service.destroyUpdate(postId);
  12.       postId = null;
  13.     }
  14.   };
  15.     // 序列化方法，用于远程调用
  16.   command.serialize = () => {
  17.     return {type: 'status', action: 'post', status: status};
  18.   };
  20.   return command;
  21. }
  23. //The Invoker
  24. class Invoker {
  25.   constructor() {
  26.       // 记录命令调用历史
  27.     this.history = [];
  28.   }
  30.   run (cmd) {
  31.       // 记录本次命令
  32.     this.history.push(cmd);
  33.     cmd();
  34.     console.log('Command executed', cmd.serialize());
  35.   }
  37.   delay (cmd, delay) {
  38.     setTimeout( () => {
  39.       this.run(cmd);
  40.     }, delay)
  41.   }
  43.   undo () {
  44.     // 调用 undo() 前记得从历史中弹出
  45.     const cmd = this.history.pop();
  46.     cmd.undo();
  47.     console.log('Command undone', cmd.serialize());
  48.   }
  49.     // 借助序列化实现远程调用
  50.   runRemotely (cmd) {
  51.     request.post('http://localhost:3000/cmd',
  52.       {json: cmd.serialize()},
  53.       err => {
  54.         console.log('Command executed remotely', cmd.serialize());
  55.       }
  56.     );
  57.   }
  58. }

现在流行的 Redux 就使用了类似的思想。

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