深入理解JavaScript的設計模式
使用適當的設計模式可以幫助你編寫更好、更易於理解的程式碼。這樣的程式碼也更容易維護。但是，重要的是不要過度使用它們。在使用設計模式之前，你應該仔細考慮你的問題是否符合設計模式。
當你開始一個新的專案時，你不會立即開始編碼。你必須定義專案的目的和範圍，然後列出專案特性或規格說明。之後，你可以開始編寫程式碼，或者，如果你正在參與的是一個更復雜的專案，那麼你應該選擇一個最適合專案的設計模式。
什麼是設計模式？
在軟體工程中，設計模式是軟體設計中常見問題的可重用解決方案。設計模式代表了經驗豐富的軟體開發人員所使用的最佳實踐。設計模式可以看作是程式設計模板。
為什麼要使用設計模式？
有許多程式設計師，他們要麼認為設計模式浪費時間，要麼不知道如何恰當地應用它們。但是，使用適當的設計模式可以幫助你編寫更好、更易於理解的程式碼。這樣的程式碼也更容易維護。
最重要的是，設計模式為軟體開發人員提供了一個可以談論的通用詞彙表。它們可以讓學習程式碼的人快速瞭解程式碼的意圖。
例如，如果你在專案中使用了裝飾模式，那麼新程式設計師就會立即知道那段程式碼在做什麼，他們可以把更多的精力放在解決業務問題上，而不是試圖理解那段程式碼在做什麼。
現在我們知道了什麼是設計模式，以及為什麼它們很重要。接下來，讓我們深入探討下應用於 JavaScript 的各種設計模式。
模組模式
模組是一段自包含的程式碼，因此，我們可以在不影響程式碼其他部分的情況下更新模組。模組還允許我們通過為變數建立單獨的作用域來避免名稱空間汙染。當模組與其他程式碼片段鬆耦合時，我們還可以在其他專案中重用它們。
模組是任何現代化 JavaScript 應用程式的組成部分，有助於保持程式碼的整潔、隔離和條理性。使用 JavaScript 建立模組有很多方法，其中之一就是模組模式。
像 Bit 這樣的平臺可以幫助你將模組和元件轉換成共享的構建塊，可以在任何專案中共享、發現和開發。不需要任何重構，就可以使用一種快速且可擴充套件的方式共享和重用程式碼。
與其他程式語言不同，JavaScript 沒有訪問修飾符，也就是說，不能將變數宣告為 private 或 public。因此，模組模式也被用來模擬封裝的概念。
該模式使用 iife（即時呼叫函式表示式）、閉包和函式作用域來模擬這個概念，例如：
const myModule = (function() { const privateVariable = 'Hello World'; function privateMethod() { console.log(privateVariable); } return { publicMethod: function() { privateMethod(); } } })(); myModule.publicMethod();
由於是 iife，所以程式碼會立即執行，返回的物件賦給 myModule 變數。由於是閉包，所以返回的物件仍然可以訪問在 iife 中定義的函式和變數，即使在 iife 結束之後。
因此，在 iife 中定義的變數和函式本質上是對外部作用域隱藏的，這使得它成為 myModule 變數私有的。
執行程式碼後，myModule 變數如下：
const myModule = {
publicMethod: function() {
privateMethod();
}};因此，我們可以呼叫 publicMethod()，而它又會呼叫 privateMethod()，例如：
// 列印'Hello World'
module.publicMethod();揭示模組模式
揭示模組模式是經 Christian Heilmann 略微改進的模組模式。模組模式的問題是，我們必須建立新的公共函式來呼叫私有函式和變數。
在這個模式中，我們將把返回物件的屬性對映到我們想要公開的私有函式。這就是為什麼它被稱為揭示模組模式，例如：
const myRevealingModule = (function() {
let privateVar = 'Peter';
const publicVar = 'Hello World';
function privateFunction() {
console.log('Name: '+ privateVar);
}
function publicSetName(name) {
privateVar = name;
}
function publicGetName() {
privateFunction();
}
/** 把希望公開的方法和變數賦給物件屬性 */
return {
setName: publicSetName,
greeting: publicVar,
getName: publicGetName
};
})();
myRevealingModule.setName('Mark');
// 列印姓名：Mark
myRevealingModule.getName();這種模式使我們更容易理解哪些函式和變數可以公開訪問，這有助於提高程式碼的可讀性。
執行程式碼之後，myRevealingModule 是下面這個樣子：
const myRevealingModule = {
setName: publicSetName,
greeting: publicVar,
getName: publicGetName
};我們可以呼叫 myrevealingmodule. setname ('Mark')，它是對方法 publicSetName 的引用，而 myRevealingModule.getName() 是對內部方法 publicGetName 的引用，例如:
myRevealingModule.setName('Mark');
// 列印姓名： Mark
myRevealingModule.getName();與模組模式相比，揭示模組模式的優點如下
- 通過修改 return 語句中的一行程式碼，我們就可以將成員從 public 更改為 private，反之亦然。
- 返回的物件不包含任何函式定義，所有右側表示式都在 iife 中定義，這使得程式碼清晰且易於閱讀。
ES6 模組
在 ES6 之前，JavaScript 沒有內建模組，因此，開發人員不得不依賴第三方庫或模組模式來實現模組。但是在 ES6 中，JavaScript 有了本地模組。
ES6 模組儲存在檔案中。每個檔案只能有一個模組。預設情況下，模組中的所有內容都是私有的。函式、變數和類都是使用 export 關鍵字公開的。模組內的程式碼總是在嚴格模式下執行。
輸出模組
有多種方法可以公開函式和變數宣告：
在函式和變數宣告前新增 export 關鍵字，例如：
// utils.js
export const greeting = 'Hello World';
export function sum(num1, num2) {
console.log('Sum:', num1, num2);
return num1 + num2;
}
export function subtract(num1, num2) {
console.log('Subtract:', num1, num2);
return num1 - num2;
}
// 這是一個私有函式
function privateLog() {
console.log('Private Function');
}在程式碼末尾新增 export 關鍵字，其中包含我們希望公開的函式名和變數名，例如：
// utils.js
function multiply(num1, num2) {
console.log('Multiply:', num1, num2);
return num1 * num2;
}
function divide(num1, num2) {
console.log('Divide:', num1, num2);
return num1 / num2;
}
// 這是一個私有函式
function privateLog() {
console.log('Private Function');
}
export {multiply, divide};匯入模組
和輸出模組類似，藉助 import，有多種方法可以匯入模組：
一次匯入多個項：
// main.js
// 匯入多個項
import { sum, multiply } from './utils.js';
console.log(sum(3, 7));
console.log(multiply(3, 7));匯入所有模組：
// main.js
// 匯入所有模組
import * as utils from './utils.js';
console.log(utils.sum(3, 7));
console.log(utils.multiply(3, 7));匯入和輸出的別名
如果你想要避免命名衝突，則可以在輸出和匯入時更改名稱，例如：
重新命名輸出：
// utils.js
function sum(num1, num2) {
console.log('Sum:', num1, num2);
return num1 + num2;
}
function multiply(num1, num2) {
console.log('Multiply:', num1, num2);
return num1 * num2;
}
export {sum as add, multiply};重新命名匯入：
// main.js
import { add, multiply as mult } from './utils.js';
console.log(add(3, 7));
console.log(mult(3, 7));單例模式
單例物件是隻能例項化一次的物件。如果一個類的例項不存在，單例模式就會建立一個新的類例項。如果例項存在，它只返回對該物件的引用。對建構函式的任何重複呼叫都會獲取相同的物件。
JavaScript 語言一直都內建了的單例，只是我們不把它們叫做單例，我們稱它們為物件字面量，例如：
const user = {
name: 'Peter',
age: 25,
job: 'Teacher',
greet: function() {
console.log('Hello!');
}
};因為 JavaScript 中的每個物件都佔用一個唯一的記憶體位置，當我們呼叫 user 物件時，我們本質上是返回了該物件的引用。
如果我們試圖將 user 變數複製到另一個變數中並修改該變數，例如：
const user1 = user;
user1.name = 'Mark';我們會看到，兩個物件都被修改了，因為在 JavaScript 中，物件是通過引用傳遞的，而不是值。因此，記憶體中只有一個物件，例如：
// 列印'Mark'
console.log(user.name);
// 列印'Mark'
console.log(user1.name);
// 列印 true
console.log(user === user1);單例模式可以使用建構函式實現，例如：
let instance = null;
function User() {
if(instance) {
return instance;
}
instance = this;
this.name = 'Peter';
this.age = 25;
return instance;
}
const user1 = new User();
const user2 = new User();
// 列印 true
console.log(user1 === user2); 當呼叫這個建構函式時，它會檢查例項物件是否存在。如果物件不存在，它就將這個變數賦給例項變數。如果物件存在，它只返回那個物件。
單例也可以使用模組模式實現，例如：
const singleton = (function() {
let instance;
function init() {
return {
name: 'Peter',
age: 24,
};
}
return {
getInstance: function() {
if(!instance) {
instance = init();
}
return instance;
}
}
})();
const instanceA = singleton.getInstance();
const instanceB = singleton.getInstance();
// 列印 true
console.log(instanceA === instanceB);在上面的程式碼中，我們通過呼叫 singleton.getInstance 方法來建立一個新例項。如果例項已經存在，則該方法只是返回這個例項，如果例項不存在，則呼叫 init() 函式建立一個新的例項。
工廠模式
工廠模式使用工廠方法建立物件，而不指定所建立物件的確切類或建構函式。
工廠模式用於建立物件，而不公開例項化邏輯。當我們需要根據特定條件生成不同的物件時，可以使用此模式，例如：
class Car{
constructor(options) {
this.doors = options.doors || 4;
this.state = options.state || 'brand new';
this.color = options.color || 'white';
}
}
class Truck {
constructor(options) {
this.doors = options.doors || 4;
this.state = options.state || 'used';
this.color = options.color || 'black';
}
}
class VehicleFactory {
createVehicle(options) {
if(options.vehicleType === 'car') {
return new Car(options);
} else if(options.vehicleType === 'truck') {
return new Truck(options);
}
}
}這裡，我建立了一個 Car 類和一個 Truck 類（帶有一些預設值），用於建立新的 Car 和 Truck 物件。我還定義了一個 VehicleFactory 類，基於 options 物件中接收到的 vehicleType 屬性建立和返回一個新的物件。
const factory = new VehicleFactory();
const car = factory.createVehicle({
vehicleType: 'car',
doors: 4,
color: 'silver',
state: 'Brand New'
});
const truck= factory.createVehicle({
vehicleType: 'truck',
doors: 2,
color: 'white',
state: 'used'
});
// 列印 Car {doors: 4, state: "Brand New", color: "silver"}
console.log(car);
// 列印 Truck {doors: 2, state: "used", color: "white"}
console.log(truck);我已經建立了一個新的 VehicleFactory 類的物件工廠。之後，我們可以呼叫 factory.createVehicle 方法，傳入一個 vehicleType 屬性值為 car 或 truck 的 options 物件。
裝飾模式
裝飾模式用於擴充套件物件的功能，而不修改現有的類或建構函式。該模式可用於向物件新增特性，而不修改使用它們的底層程式碼。
下面是這個模式的一個簡單例子：
function Car(name) {
this.name = name;
// 預設值
this.color = 'White';
}
// 新建一個需要裝飾的物件
const tesla= new Car('Tesla Model 3');
// 使用新功能裝飾物件
tesla.setColor = function(color) {
this.color = color;
}
tesla.setPrice = function(price) {
this.price = price;
}
tesla.setColor('black');
tesla.setPrice(49000);
// 列印 black
console.log(tesla.color);對於這種模式，一個更實際的例子是，比方說，一輛車的價格取決於它有多少功能。如果沒有裝飾模式，我們將不得不為不同的特性組合建立不同的類，每個類都有計算成本的 cost 方法，例如：
class Car() {
}
class CarWithAC() {
}
class CarWithAutoTransmission {
}
class CarWithPowerLocks {
}
class CarWithACandPowerLocks {
}但是使用裝飾模式，我們可以建立一個基類 Car，並使用裝飾函式將不同配置的成本新增到它的物件中，例如：
class Car {
constructor() {
// 預設值
this.cost = function() {
return 20000;
}
}
}
// 裝飾函式
function carWithAC(car) {
car.hasAC = true;
const prevCost = car.cost();
car.cost = function() {
return prevCost + 500;
}
}
// 裝飾函式
function carWithAutoTransmission(car) {
car.hasAutoTransmission = true;
const prevCost = car.cost();
car.cost = function() {
return prevCost + 2000;
}
}
// 裝飾函式
function carWithPowerLocks(car) {
car.hasPowerLocks = true;
const prevCost = car.cost();
car.cost = function() {
return prevCost + 500;
}
}首先，我們建立一個建立 Car 物件的基類 Car。然後，為要新增的功能建立裝飾，並將 Car 物件作為引數傳遞。然後，我們重寫這個物件的 cost 函式，該函式返回更新後的汽車成本，並向該物件新增一個新屬性，表明添加了哪些功能。
要新增新功能，我們可以這樣做：
const car = new Car();
console.log(car.cost());
carWithAC(car);
carWithAutoTransmission(car);
carWithPowerLocks(car);最後，我們可以像下面這樣計算汽車的成本：
// 計算汽車的總成本
console.log(car.cost());小結
我們已經瞭解了 JavaScript 中使用的各種設計模式，但還有一些可以用 JavaScript 實現的設計模式我在這裡沒有涉及。
雖然瞭解各種設計模式很重要，但同樣重要的是不要過度使用它們。在使用設計模式之前，你應該仔細考慮你的問題是否符合設計模式。要知道一個模式是否適合你的問題，你應該研究設計模式以及該設計模式的應用。