不知道怎么封装代码？看看这几种设计模式吧！
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2020-08-26 20:45
为什么要封装代码？
我们经常听说：“写代码要有良好的封装，要高内聚，低耦合”。那怎样才算良好的封装，我们为什么要封装呢？其实封装有这样几个好处：
封装好的代码，内部变量不会污染外部。 可以作为一个模块给外部调用。外部调用者不需要知道实现的细节，只需要按照约定的规范使用就行了。 对扩展开放，对修改关闭，即开闭原则。外部不能修改模块，既保证了模块内部的正确性，又可以留出扩展接口，使用灵活。
怎么封装代码？
JS生态已经有很多模块了，有些模块封装得非常好，我们使用起来很方便，比如jQuery，Vue等。如果我们仔细去看这些模块的源码，我们会发现他们的封装都是有规律可循的。这些规律总结起来就是设计模式，用于代码封装的设计模式主要有工厂模式，创建者模式，单例模式，原型模式四种。下面我们结合一些框架源码来看看这四种设计模式：
工厂模式
工厂模式的名字就很直白，封装的模块就像一个工厂一样批量的产出需要的对象。常见工厂模式的一个特征就是调用的时候不需要使用new，而且传入的参数比较简单。但是调用次数可能比较频繁，经常需要产出不同的对象，频繁调用时不用new也方便很多。一个工厂模式的代码结构如下所示:
function factory(type) {
switch(type) {
case 'type1':
return new Type1();
case 'type2':
return new Type2();
case 'type3':
return new Type3();
}
}
上述代码中，我们传入了type，然后工厂根据不同的type来创建不同的对象。
实例: 弹窗组件
下面来看看用工厂模式的例子，假如我们有如下需求：
我们项目需要一个弹窗，弹窗有几种：消息型弹窗，确认型弹窗，取消型弹窗，他们的颜色和内容可能是不一样的。
针对这几种弹窗，我们先来分别建一个类：
function infoPopup(content, color) {}
function confirmPopup(content, color) {}
function cancelPopup(content, color) {}
如果我们直接使用这几个类，就是这样的:
let infoPopup1 = new infoPopup(content, color);
let infoPopup2 = new infoPopup(content, color);
let confirmPopup1 = new confirmPopup(content, color);
...
每次用的时候都要去new对应的弹窗类，我们用工厂模式改造下，就是这样：
// 新加一个方法popup把这几个类都包装起来
function popup(type, content, color) {
switch(type) {
case 'infoPopup':
return new infoPopup(content, color);
case 'confirmPopup':
return new confirmPopup(content, color);
case 'cancelPopup':
return new cancelPopup(content, color);
}
}
然后我们使用popup就不用new了，直接调用函数就行:
let infoPopup1 = popup('infoPopup', content, color);
改造成面向对象
上述代码虽然实现了工厂模式，但是switch始终感觉不是很优雅。我们使用面向对象改造下popup，将它改为一个类，将不同类型的弹窗挂载在这个类上成为工厂方法：
function popup(type, content, color) {
// 如果是通过new调用的，返回对应类型的弹窗
if(this instanceof popup) {
return new this[type](content, color);
} else {
// 如果不是new调用的，使用new调用，会走到上面那行代码
return new popup(type, content, color);
}
}
// 各种类型的弹窗全部挂载在原型上成为实例方法
popup.prototype.infoPopup = function(content, color) {}
popup.prototype.confirmPopup = function(content, color) {}
popup.prototype.cancelPopup = function(content, color) {}
封装成模块
这个popup不仅仅让我们调用的时候少了一个new，他其实还把相关的各种弹窗都封装在了里面，这个popup可以直接作为模块export出去给别人调用，也可以挂载在window上作为一个模块给别人调用。因为popup封装了弹窗的各种细节，即使以后popup内部改了，或者新增了弹窗类型，或者弹窗类的名字变了，只要保证对外的接口参数不变，对外面都没有影响。挂载在window上作为模块可以使用自执行函数：
(function(){
function popup(type, content, color) {
if(this instanceof popup) {
return new this[type](content, color);
} else {
return new popup(type, content, color);
}
}
popup.prototype.infoPopup = function(content, color) {}
popup.prototype.confirmPopup = function(content, color) {}
popup.prototype.cancelPopup = function(content, color) {}
window.popup = popup;
})()
// 外面就直接可以使用popup模块了
let infoPopup1 = popup('infoPopup', content, color);
jQuery的工厂模式
jQuery也是一个典型的工厂模式，你给他一个参数，他就给你返回符合参数DOM对象。那jQuery这种不用new的工厂模式是怎么实现的呢？其实就是jQuery内部帮你调用了new而已，jQuery的调用流程简化了就是这样:
(function(){
var jQuery = function(selector) {
return new jQuery.fn.init(selector); // new一下init, init才是真正的构造函数
}
jQuery.fn = jQuery.prototype; // jQuery.fn就是jQuery.prototype的简写
jQuery.fn.init = function(selector) {
// 这里面实现真正的构造函数
}
// 让init和jQuery的原型指向同一个对象，便于挂载实例方法
jQuery.fn.init.prototype = jQuery.fn;
// 最后将jQuery挂载到window上
window.$ = window.jQuery = jQuery;
})();
上述代码结构来自于jQuery源码，从中可以看出，你调用时省略的new在jQuery里面帮你调用了，目的是为了使大量调用更方便。但是这种结构需要借助一个init方法，最后还要将jQuery和init的原型绑在一起，其实还有一种更加简便的方法可以实现这个需求:
var jQuery = function(selector) {
if(!(this instanceof jQuery)) {
return new jQuery(selector);
}
// 下面进行真正构造函数的执行
}
上述代码就简洁多了，也可以实现不用new直接调用，这里利用的特性是this在函数被new调用时，指向的是new出来的对象，new出来的对象自然是类的instance，这里的this instanceof jQuery就是true。如果是普通调用，他就是false，我们就帮他new一下。
建造者模式
建造者模式是用于比较复杂的大对象的构建，比如Vue，Vue内部包含一个功能强大，逻辑复杂的对象，在构建的时候也需要传很多参数进去。像这种需要创建的情况不多，创建的对象本身又很复杂的时候就适用建造者模式。建造者模式的一般结构如下：
function Model1() {} // 模块1
function Model2() {} // 模块2
// 最终使用的类
function Final() {
this.model1 = new Model1();
this.model2 = new Model2();
}
// 使用时
var obj = new Final();
上述代码中我们最终使用的是Final，但是Final里面的结构比较复杂，有很多个子模块，Final就是将这些子模块组合起来完成功能，这种需要精细化构造的就适用于建造者模式。
实例：编辑器插件
假设我们有这样一个需求：
写一个编辑器插件，初始化的时候需要配置大量参数，而且内部的功能很多很复杂，可以改变字体颜色和大小，也可以前进后退。
一般一个页面就只有一个编辑器，而且里面的功能可能很复杂，可能需要调整颜色，字体等。也就是说这个插件内部可能还会调用其他类，然后将他们组合起来实现功能，这就适合建造者模式。我们来分析下做这样一个编辑器需要哪些模块:
编辑器本身肯定需要一个类，是给外部调用的接口 需要一个控制参数初始化和页面渲染的类 需要一个控制字体的类 需要一个状态管理的类
// 编辑器本身，对外暴露
function Editor() {
// 编辑器里面就是将各个模块组合起来实现功能
this.initer = new HtmlInit();
this.fontController = new FontController();
this.stateController = new StateController(this.fontController);
}
// 初始化参数，渲染页面
function HtmlInit() {
}
HtmlInit.prototype.initStyle = function() {} // 初始化样式
HtmlInit.prototype.renderDom = function() {} // 渲染DOM
// 字体控制器
function FontController() {
}
FontController.prototype.changeFontColor = function() {} // 改变字体颜色
FontController.prototype.changeFontSize = function() {} // 改变字体大小
// 状态控制器
function StateController(fontController) {
this.states = []; // 一个数组，存储所有状态
this.currentState = 0; // 一个指针，指向当前状态
this.fontController = fontController; // 将字体管理器注入，便于改变状态的时候改变字体
}
StateController.prototype.saveState = function() {} // 保存状态
StateController.prototype.backState = function() {} // 后退状态
StateController.prototype.forwardState = function() {} // 前进状态
上面的代码其实就将一个编辑器插件的架子搭起来了，具体实现功能就是往这些方法里面填入具体的内容就行了，其实就是各个模块的相互调用，比如我们要实现后退状态的功能就可以这样写:
StateController.prototype.backState = function() {
var state = this.states[this.currentState - 1]; // 取出上一个状态
this.fontController.changeFontColor(state.color); // 改回上次颜色
this.fontController.changeFontSize(state.size); // 改回上次大小
}
单例模式
单例模式适用于全局只能有一个实例对象的场景，单例模式的一般结构如下：
function Singleton() {}
Singleton.getInstance = function() {
if(this.instance) {
return this.instance;
}
this.instance = new Singleton();
return this.instance;
}
上述代码中，Singleton类挂载了一个静态方法getInstance，如果要获取实例对象只能通过这个方法拿，这个方法会检测是不是有现存的实例对象，如果有就返回，没有就新建一个。
实例：全局数据存储对象
假如我们现在有这样一个需求:
我们需要对一个全局的数据对象进行管理，这个对象只能有一个，如果有多个会导致数据不同步。
这个需求要求全局只有一个数据存储对象，是典型的适合单例模式的场景，我们可以直接套用上面的代码模板，但是上面的代码模板获取instance必须要调getInstance才行，要是某个使用者直接调了Singleton()或者new Singleton()就会出问题，这次我们换一种写法，让他能够兼容Singleton()和new Singleton()，使用起来更加傻瓜化:
function store() {
if(store.instance) {
return store.instance;
}
store.instance = this;
}
上述代码支持使用new store()的方式调用，我们使用了一个静态变量instance来记录是否有进行过实例化，如果实例化了就返回这个实例，如果没有实例化说明是第一次调用，那就把this赋给这个这个静态变量，因为是使用new调用，这时候的this指向的就是实例化出来的对象，并且最后会隐式的返回this。
如果我们还想支持store()直接调用，我们可以用前面工厂模式用过的方法，检测this是不是当前类的实例，如果不是就帮他用new调用就行了：
function store() {
// 加一个instanceof检测
if(!(this instanceof store)) {
return new store();
}
// 下面跟前面一样的
if(store.instance) {
return store.instance;
}
store.instance = this;
}
然后我们用两种方式调用来检测下:
实例：vue-router
vue-router其实也用到了单例模式，因为如果一个页面有多个路由对象，可能造成状态的冲突，vue-router的单例实现方式又有点不一样，下列代码来自vue-router源码：
let _Vue;
function install(Vue) {
if (install.installed && _Vue === Vue) return;
install.installed = true
_Vue = Vue
}
每次我们调用vue.use(vueRouter)的时候其实都会去执行vue-router模块的install方法，如果用户不小心多次调用了vue.use(vueRouter)就会造成install的多次执行，从而产生不对的结果。vue-router的install在第一次执行时，将installed属性写成了true，并且记录了当前的Vue，这样后面在同一个Vue里面再次执行install就会直接return了，这也是一种单例模式。
可以看到我们这里三种代码都是单例模式，他们虽然形式不一样，但是核心思想都是一样的，都是用一个变量来标记代码是否已经执行过了，如果执行过了就返回上次的执行结果，这样就保证了多次调用也会拿到一样的结果。
原型模式
原型模式最典型的应用就是JS本身啊，JS的原型链就是原型模式。JS中可以使用Object.create指定一个对象作为原型来创建对象:
const obj = {
x: 1,
func: () => {}
}
// 以obj为原型创建一个新对象
const newObj = Object.create(obj);
console.log(newObj.__proto__ === obj); // true
console.log(newObj.x); // 1
上述代码我们将obj作为原型，然后用Object.create创建的新对象都会拥有这个对象上的属性和方法，这其实就算是一种原型模式。还有JS的面向对象其实更加是这种模式的体现，比如JS的继承可以这样写:
function Parent() {
this.parentAge = 50;
}
function Child() {}
Child.prototype = new Parent();
Child.prototype.constructor = Child; // 注意重置constructor
const obj = new Child();
console.log(obj.parentAge); // 50
这里的继承其实就是让子类Child.prototype.__proto__的指向父类的prototype，从而获取父类的方法和属性。JS中面向对象的内容较多，我这里不展开了，有一篇文章专门讲这个问题。
总结
很多用起来顺手的开源库都有良好的封装，封装可以将内部环境和外部环境隔1. 离，外部用起来更顺手。 针对不同的场景可以有不同的封装方案。 需要大量产生类似实例的组件可以考虑用工厂模式来封装。 内部逻辑较复杂，外部使用时需要的实例也不多，可以考虑用建造者模式来封1. 装。 全局只能有一个实例的需要用单例模式来封装。 新老对象之间可能有继承关系的可以考虑用原型模式来封装，JS本身就是一个典1. 型的原型模式。 使用设计模式时不要生搬硬套代码模板，更重要的是掌握思想，同一个模式在不1. 同的场景可以有不同的实现方案。
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