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设计模式

2024-09-19 08:11:39   217人阅读

一、设计模式之装饰者模式

二、设计模式之建造者模式

三、设计模式之工厂模式

四、设计模式之构造函数模式

五、设计模式之单例模式

六、设计模式之原型模式

七、设计模式之外观模式

八、设计模式之组合模式

九、设计模式之享元模式

 

一、设计模式之装饰者模式

装饰者提供比继承更有弹性的替代方案。 装饰者用用于包装同接口的对象，不仅允许你向方法添加行为，而且还可以将方法设置成原始对象调用（例如装饰者的构造函数）。

装饰者用于通过重载方法的形式添加新功能，该模式可以在被装饰者前面或者后面加上自己的行为以达到特定的目的。

正文

那么装饰者模式有什么好处呢？前面说了，装饰者是一种实现继承的替代方案。当脚本运行时，在子类中增加行为会影响原有类所有的实例，而装饰者却不然。取而代之的是它能给不同对象各自添加新行为。如下代码所示：

//需要装饰的类（函数）
function Macbook() {
this.cost = function () {
return 1000;
};
}
function Memory(macbook) {
this.cost = function () {
return macbook.cost() + 75;
};
}
function BlurayDrive(macbook) {
this.cost = function () {
return macbook.cost() + 300;
};
}
function Insurance(macbook) {
this.cost = function () {
return macbook.cost() + 250;
};
}
// 用法
var myMacbook = new Insurance(new BlurayDrive(new Memory(new Macbook())));
console.log(myMacbook.cost());

下面是另一个实例，当我们在装饰者对象上调用 performTask 时，它不仅具有一些装饰者的行为，同时也调用了下层对象的 performTask 函数。

function ConcreteClass() {
this.performTask = function () {
this.preTask();
console.log(‘doing something‘);
this.postTask();
};
}
function AbstractDecorator(decorated) {
this.performTask = function () {
decorated.performTask();
};
}
function ConcreteDecoratorClass(decorated) {
this.base = AbstractDecorator;
this.base(decorated);
decorated.preTask = function () {
console.log(‘pre-calling..‘);
};
decorated.postTask = function () {
console.log(‘post-calling..‘);
};
}
var concrete = new ConcreteClass();
var decorator1 = new ConcreteDecoratorClass(concrete);
var decorator2 = new ConcreteDecoratorClass(decorator1);
decorator2.performTask();

再来一个彻底的例子：

var tree = {};
tree.decorate = function () {
console.log(‘Make sure the tree won\‘t fall‘);
};
tree.getDecorator = function (deco) {
tree[deco].prototype = this;
return new tree[deco];
};
tree.RedBalls = function () {
this.decorate = function () {
this.RedBalls.prototype.decorate(); // 第7步：先执行原型（这时候是Angel了）的decorate方法
console.log(‘Put on some red balls‘); // 第8步 再输出 red
// 将这2步作为RedBalls的decorate方法
}
};
tree.BlueBalls = function () {
this.decorate = function () {
this.BlueBalls.prototype.decorate(); // 第1步：先执行原型的decorate方法，也就是tree.decorate()
console.log(‘Add blue balls‘); // 第2步 再输出blue
// 将这2步作为BlueBalls的decorate方法
}
};
tree.Angel = function () {
this.decorate = function () {
this.Angel.prototype.decorate(); // 第4步：先执行原型（这时候是BlueBalls了）的decorate方法
console.log(‘An angel on the top‘); // 第5步 再输出angel
// 将这2步作为Angel的decorate方法
}
};
tree = tree.getDecorator(‘BlueBalls‘); // 第3步：将BlueBalls对象赋给tree，这时候父原型里的getDecorator依然可用
tree = tree.getDecorator(‘Angel‘); // 第6步：将Angel对象赋给tree，这时候父原型的父原型里的getDecorator依然可用
tree = tree.getDecorator(‘RedBalls‘); // 第9步：将RedBalls对象赋给tree
tree.decorate(); // 第10步：执行RedBalls对象的decorate方法

总结

装饰者模式是为已有功能动态地添加更多功能的一种方式，把每个要装饰的功能放在单独的函数里，然后用该函数包装所要装饰的已有函数对象，因此，当需要执行特殊行为的时候，调用代码就可以根据需要有选择地、按顺序地使用装饰功能来包装对象。优点是把类（函数）的核心职责和装饰功能区分开了。

 

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二、设计模式之建造者模式

在软件系统中，有时候面临着“一个复杂对象”的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法确相对稳定。如何应对这种变化？如何提供一种“封装机制”来隔离出“复杂对象的各个部分”的变化，从而保持系统中的“稳定构建算法”不随着需求改变而改变？这就是要说的建造者模式。
建造者模式可以将一个复杂对象的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。也就是说如果我们用了建造者模式，那么用户就需要指定需要建造的类型就可以得到它们，而具体建造的过程和细节就不需要知道了。

正文

这个模式相对来说比较简单，先上代码，然后再解释

function getBeerById(id, callback) {
// 使用ID来请求数据，然后返回数据.
asyncRequest(‘GET‘, ‘beer.uri?id=‘ + id, function (resp) {
// callback调用 response
callback(resp.responseText);
});
}
var el = document.querySelector(‘#test‘);
el.addEventListener(‘click‘, getBeerByIdBridge, false);
function getBeerByIdBridge(e) {
getBeerById(this.id, function (beer) {
console.log(‘Requested Beer: ‘ + beer);
});
}

根据建造者的定义，表相即是回调，也就是说获取数据以后如何显示和处理取决于回调函数，相应地回调函数在处理数据的时候不需要关注是如何获取数据的，同样的例子也可以在 jquery 的 ajax 方法里看到，有很多回调函数（比如 success，error 回调等），主要目的就是职责分离。

同样再来一个 jQuery 的例子：

$(‘<div class= "foo"> bar </div>‘);

我们只需要传入要生成的 HTML 字符，而不需要关系具体的 HTML 对象是如何生产的。

总结

建造者模式主要用于“分步骤构建一个复杂的对象”，在这其中“分步骤”是一个稳定的算法，而复杂对象的各个部分则经常变化，其优点是：建造者模式的“加工工艺”是暴露的，这样使得建造者模式更加灵活，并且建造者模式解耦了组装过程和创建具体部件，使得我们不用去关心每个部件是如何组装的。

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三、设计模式之工厂模式

与创建型模式类似，工厂模式创建对象（视为工厂里的产品）时无需指定创建对象的具体类。

工厂模式定义一个用于创建对象的接口，这个接口由子类决定实例化哪一个类。该模式使一个类的实例化延迟到了子类。而子类可以重写接口方法以便创建的时候指定自己的对象类型。

这个模式十分有用，尤其是创建对象的流程赋值的时候，比如依赖于很多设置文件等。并且，你会经常在程序里看到工厂方法，用于让子类类定义需要创建的对象类型。

正文

下面这个例子中，是应用了工厂方法对第 26 章构造函数模式代码的改进版本：

var Car = (function () {
var Car = function (model, year, miles) {
this.model = model;
this.year = year;
this.miles = miles;
};
return function (model, year, miles) {
return new Car(model, year, miles);
};
})();
var tom = new Car("Tom", 2009, 20000);
var dudu = new Car("Dudu", 2010, 5000);

不好理解的话，我们再给一个例子：

var productManager = {};
productManager.createProductA = function () {
console.log(‘ProductA‘);
}
productManager.createProductB = function () {
console.log(‘ProductB‘);
}
productManager.factory = function (typeType) {
return new productManager[typeType];
}
productManager.factory("createProductA");

如果还不理解的话，那我们就再详细一点咯，假如我们想在网页面里插入一些元素，而这些元素类型不固定，可能是图片，也有可能是连接，甚至可能是文本，根据工厂模式的定义，我们需要定义工厂类和相应的子类，我们先来定义子类的具体实现（也就是子函数）：

var page = page || {};
page.dom = page.dom || {};
//子函数1：处理文本
page.dom.Text = function () {
this.insert = function (where) {
var txt = document.createTextNode(this.url);
where.appendChild(txt);
};
};
//子函数2：处理链接
page.dom.Link = function () {
this.insert = function (where) {
var link = document.createElement(‘a‘);
link.href = http://www.mamicode.com/this.url;
link.appendChild(document.createTextNode(this.url));
where.appendChild(link);
};
};
//子函数3：处理图片
page.dom.Image = function () {
this.insert = function (where) {
var im = document.createElement(‘img‘);
im.src = http://www.mamicode.com/this.url;
where.appendChild(im);
};
};

那么我们如何定义工厂处理函数呢？其实很简单：

page.dom.factory = function (type) {
return new page.dom[type];
}

使用方式如下：

var o = page.dom.factory(‘Link‘);
o.url = ‘http://www.cnblogs.com‘;
o.insert(document.body);

至此，工厂模式的介绍相信大家都已经了然于心了，我就不再多叙述了。

总结

什么时候使用工厂模式

以下几种情景下工厂模式特别有用：

  1. 对象的构建十分复杂
  2. 需要依赖具体环境创建不同实例
  3. 处理大量具有相同属性的小对象

什么时候不该用工厂模式

不滥用运用工厂模式，有时候仅仅只是给代码增加了不必要的复杂度，同时使得测试难以运行下去。

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四、设计模式之构造函数模式

构造函数大家都很熟悉了，不过如果你是新手，还是有必要来了解一下什么叫构造函数的。构造函数用于创建特定类型的对象——不仅声明了使用的对象，构造函数还可以接受参数以便第一次创建对象的时候设置对象的成员值。你可以自定义自己的构造函数，然后在里面声明自定义类型对象的属性或方法。

基本用法

在 JavaScript 里，构造函数通常是认为用来实现实例的，JavaScript 没有类的概念，但是有特殊的构造函数。通过 new 关键字来调用定义的否早函数，你可以告诉 JavaScript 你要创建一个新对象并且新对象的成员声明都是构造函数里定义的。在构造函数内部，this 关键字引用的是新创建的对象。基本用法如下：

function Car(model, year, miles) {
this.model = model;
this.year = year;
this.miles = miles;
this.output= function () {
return this.model + "走了" + this.miles + "公里";
};
}
var tom= new Car("大叔", 2009, 20000);
var dudu= new Car("Dudu", 2010, 5000);
console.log(tom.output());
console.log(dudu.output());

上面的例子是个非常简单的构造函数模式，但是有点小问题。首先是使用继承很麻烦了，其次 output()在每次创建对象的时候都重新定义了，最好的方法是让所有 Car 类型的实例都共享这个 output()方法，这样如果有大批量的实例的话，就会节约很多内存。

解决这个问题，我们可以使用如下方式：

function Car(model, year, miles) {
this.model = model;
this.year = year;
this.miles = miles;
this.output= formatCar;
}
function formatCar() {
return this.model + "走了" + this.miles + "公里";
}

这个方式虽然可用，但是我们有如下更好的方式。

构造函数与原型

JavaScript 里函数有个原型属性叫 prototype，当调用构造函数创建对象的时候，所有该构造函数原型的属性在新创建对象上都可用。按照这样，多个 Car 对象实例可以共享同一个原型，我们再扩展一下上例的代码：

function Car(model, year, miles) {
this.model = model;
this.year = year;
this.miles = miles;
}
/*
注意：这里我们使用了Object.prototype.方法名，而不是Object.prototype
主要是用来避免重写定义原型prototype对象
*/
Car.prototype.output= function () {
return this.model + "走了" + this.miles + "公里";
};
var tom = new Car("大叔", 2009, 20000);
var dudu = new Car("Dudu", 2010, 5000);
console.log(tom.output());
console.log(dudu.output());

这里，output()单实例可以在所有 Car 对象实例里共享使用。

另外：我们推荐构造函数以大写字母开头，以便区分普通的函数。

只能用 new 吗？

上面的例子对函数 car 都是用 new 来创建对象的，只有这一种方式么？其实还有别的方式，我们列举两种：

function Car(model, year, miles) {
this.model = model;
this.year = year;
this.miles = miles;
// 自定义一个output输出内容
this.output = function () {
return this.model + "走了" + this.miles + "公里";
}
}
//方法1：作为函数调用
Car("大叔", 2009, 20000); //添加到window对象上
console.log(window.output());
//方法2：在另外一个对象的作用域内调用
var o = new Object();
Car.call(o, "Dudu", 2010, 5000);
console.log(o.output());

该代码的方法 1 有点特殊，如果不适用 new 直接调用函数的话，this 指向的是全局对象 window，我们来验证一下：

//作为函数调用
var tom = Car("大叔", 2009, 20000);
console.log(typeof tom); // "undefined"
console.log(window.output()); // "大叔走了20000公里"

这时候对象 tom 是 undefined，而 window.output()会正确输出结果，而如果使用 new 关键字则没有这个问题，验证如下：

//使用new 关键字
var tom = new Car("大叔", 2009, 20000);
console.log(typeof tom); // "object"
console.log(tom.output()); // "大叔走了20000公里"

强制使用 new

上述的例子展示了不使用 new 的问题，那么我们有没有办法让构造函数强制使用 new 关键字呢，答案是肯定的，上代码：

function Car(model, year, miles) {
if (!(this instanceof Car)) {
return new Car(model, year, miles);
}
this.model = model;
this.year = year;
this.miles = miles;
this.output = function () {
return this.model + "走了" + this.miles + "公里";
}
}
var tom = new Car("大叔", 2009, 20000);
var dudu = Car("Dudu", 2010, 5000);
console.log(typeof tom); // "object"
console.log(tom.output()); // "大叔走了20000公里"
console.log(typeof dudu); // "object"
console.log(dudu.output()); // "Dudu走了5000公里"

通过判断 this 的 instanceof 是不是 Car 来决定返回 new Car 还是继续执行代码，如果使用的是 new 关键字，则(this instanceof Car)为真，会继续执行下面的参数赋值，如果没有用 new，(this instanceof Car)就为假，就会重新 new 一个实例返回。

原始包装函数

JavaScript 里有 3 中原始包装函数：number，string，boolean，有时候两种都用：

// 使用原始包装函数
var s = new String("my string");
var n = new Number(101);
var b = new Boolean(true);
// 推荐这种
var s = "my string";
var n = 101;
var b = true;

推荐，只有在想保留数值状态的时候使用这些包装函数，关于区别可以参考下面的代码：

// 原始string
var greet = "Hello there";
// 使用split()方法分割
greet.split(‘ ‘)[0]; // "Hello"
// 给原始类型添加新属性不会报错
greet.smile = true;
// 单没法获取这个值（18章ECMAScript实现里我们讲了为什么）
console.log(typeof greet.smile); // "undefined"
// 原始string
var greet = new String("Hello there");
// 使用split()方法分割
greet.split(‘ ‘)[0]; // "Hello"
// 给包装函数类型添加新属性不会报错
greet.smile = true;
// 可以正常访问新属性
console.log(typeof greet.smile); // "boolean"

总结

本章主要讲解了构造函数模式的使用方法、调用方法以及new关键字的区别，希望大家在使用的时候有所注意。

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五、设计模式之单例模式

从本章开始，我们会逐步介绍在 JavaScript 里使用的各种设计模式实现，在这里我不会过多地介绍模式本身的理论，而只会关注实现。OK，正式开始。

在传统开发工程师眼里，单例就是保证一个类只有一个实例，实现的方法一般是先判断实例存在与否，如果存在直接返回，如果不存在就创建了再返回，这就确保了一个类只有一个实例对象。在 JavaScript 里，单例作为一个命名空间提供者，从全局命名空间里提供一个唯一的访问点来访问该对象。

正文

在 JavaScript 里，实现单例的方式有很多种，其中最简单的一个方式是使用对象字面量的方法，其字面量里可以包含大量的属性和方法：

var mySingleton = {
property1: "something",
property2: "something else",
method1: function () {
console.log(‘hello world‘);
}
};

如果以后要扩展该对象，你可以添加自己的私有成员和方法，然后使用闭包在其内部封装这些变量和函数声明。只暴露你想暴露的 public 成员和方法，样例代码如下：

var mySingleton = function () {
/* 这里声明私有变量和方法 */
var privateVariable = ‘something private‘;
function showPrivate() {
console.log(privateVariable);
}
/* 公有变量和方法（可以访问私有变量和方法） */
return {
publicMethod: function () {
showPrivate();
},
publicVar: ‘the public can see this!‘
};
};
var single = mySingleton();
single.publicMethod(); // 输出 ‘something private‘
console.log(single.publicVar); // 输出 ‘the public can see this!‘

上面的代码很不错了，但如果我们想做到只有在使用的时候才初始化，那该如何做呢？为了节约资源的目的，我们可以另外一个构造函数里来初始化这些代码，如下：

var Singleton = (function () {
var instantiated;
function init() {
/*这里定义单例代码*/
return {
publicMethod: function () {
console.log(‘hello world‘);
},
publicProperty: ‘test‘
};
}
return {
getInstance: function () {
if (!instantiated) {
instantiated = init();
}
return instantiated;
}
};
})();
/*调用公有的方法来获取实例:*/
Singleton.getInstance().publicMethod();

知道了单例如何实现了，但单例用在什么样的场景比较好呢？其实单例一般是用在系统间各种模式的通信协调上，下面的代码是一个单例的最佳实践：

var SingletonTester = (function () {
//参数：传递给单例的一个参数集合
function Singleton(args) {
//设置args变量为接收的参数或者为空（如果没有提供的话）
var args = args || {};
//设置name参数
this.name = ‘SingletonTester‘;
//设置pointX的值
this.pointX = args.pointX || 6; //从接收的参数里获取，或者设置为默认值
//设置pointY的值
this.pointY = args.pointY || 10;
}
//实例容器
var instance;
var _static = {
name: ‘SingletonTester‘,
//获取实例的方法
//返回Singleton的实例
getInstance: function (args) {
if (instance === undefined) {
instance = new Singleton(args);
}
return instance;
}
};
return _static;
})();
var singletonTest = SingletonTester.getInstance({ pointX: 5 });
console.log(singletonTest.pointX); // 输出 5

其它实现方式

方法 1

function Universe() {
// 判断是否存在实例
if (typeof Universe.instance === ‘object‘) {
return Universe.instance;
}
// 其它内容
this.start_time = 0;
this.bang = "Big";
// 缓存
Universe.instance = this;
// 隐式返回this
}
// 测试
var uni = new Universe();
var uni2 = new Universe();
console.log(uni === uni2); // true

方法 2

function Universe() {
// 缓存的实例
var instance = this;
// 其它内容
this.start_time = 0;
this.bang = "Big";
// 重写构造函数
Universe = function () {
return instance;
};
}
// 测试
var uni = new Universe();
var uni2 = new Universe();
uni.bang = "123";
console.log(uni === uni2); // true
console.log(uni2.bang); // 123

方法 3

function Universe() {
// 缓存实例
var instance;
// 重新构造函数
Universe = function Universe() {
return instance;
};
// 后期处理原型属性
Universe.prototype = this;
// 实例
instance = new Universe();
// 重设构造函数指针
instance.constructor = Universe;
// 其它功能
instance.start_time = 0;
instance.bang = "Big";
return instance;
}
// 测试
var uni = new Universe();
var uni2 = new Universe();
console.log(uni === uni2); // true
// 添加原型属性
Universe.prototype.nothing = true;
var uni = new Universe();
Universe.prototype.everything = true;
var uni2 = new Universe();
console.log(uni.nothing); // true
console.log(uni2.nothing); // true
console.log(uni.everything); // true
console.log(uni2.everything); // true
console.log(uni.constructor === Universe); // true

方式 4

var Universe;
(function () {
var instance;
Universe = function Universe() {
if (instance) {
return instance;
}
instance = this;
// 其它内容
this.start_time = 0;
this.bang = "Big";
};
} ());
//测试代码
var a = new Universe();
var b = new Universe();
alert(a === b); // true
a.bang = "123";
alert(b.bang); // 123
 
 
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六、设计模式之原型模式

原型模式（prototype）是指用原型实例指向创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

正文

对于原型模式，我们可以利用 JavaScript 特有的原型继承特性去创建对象的方式，也就是创建的一个对象作为另外一个对象的 prototype 属性值。原型对象本身就是有效地利用了每个构造器创建的对象，例如，如果一个构造函数的原型包含了一个 name 属性（见后面的例子），那通过这个构造函数创建的对象都会有这个属性。

在现有的文献里查看原型模式的定义，没有针对 JavaScript 的，你可能发现很多讲解的都是关于类的，但是现实情况是基于原型继承的 JavaScript 完全避免了类（class）的概念。我们只是简单从现有的对象进行拷贝来创建对象。

真正的原型继承是作为最新版的 ECMAScript5 标准提出的，使用 Object.create 方法来创建这样的对象，该方法创建指定的对象，其对象的 prototype 有指定的对象（也就是该方法传进的第一个参数对象），也可以包含其他可选的指定属性。例如 Object.create(prototype, optionalDescriptorObjects)，下面的例子里也可以看到这个用法：

// 因为不是构造函数，所以不用大写
var someCar = {
drive: function () { },
name: ‘马自达 3‘
};
// 使用Object.create创建一个新车x
var anotherCar = Object.create(someCar);
anotherCar.name = ‘丰田佳美‘;

Object.create 运行你直接从其它对象继承过来，使用该方法的第二个参数，你可以初始化额外的其它属性。例如：

var vehicle = {
getModel: function () {
console.log(‘车辆的模具是：‘ + this.model);
}
};
var car = Object.create(vehicle, {
‘id‘: {
value: MY_GLOBAL.nextId(),
enumerable: true // 默认writable:false, configurable:false
},
‘model‘: {
value: ‘福特‘,
enumerable: true
}
});

这里，可以在 Object.create 的第二个参数里使用对象字面量传入要初始化的额外属性，其语法与 Object.defineProperties 或 Object.defineProperty 方法类型。它允许您设定属性的特性，例如 enumerable，writable 或 configurable。

如果你希望自己去实现原型模式，而不直接使用 Object.create。你可以使用像下面这样的代码为上面的例子来实现：

var vehiclePrototype = {
init: function (carModel) {
this.model = carModel;
},
getModel: function () {
console.log(‘车辆模具是：‘ + this.model);
}
};
function vehicle(model) {
function F() { };
F.prototype = vehiclePrototype;
var f = new F();
f.init(model);
return f;
}
var car = vehicle(‘福特Escort‘);
car.getModel();

总结

原型模式在 JavaScript 里的使用简直是无处不在，其它很多模式有很多也是基于 prototype 的，就不多说了，这里大家要注意的依然是浅拷贝和深拷贝的问题，免得出现引用问题。

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七、设计模式之外观模式

外观模式（Facade）为子系统中的一组接口提供了一个一致的界面，此模块定义了一个高层接口，这个接口值得这一子系统更加容易使用。

正文

外观模式不仅简化类中的接口，而且对接口与调用者也进行了解耦。外观模式经常被认为开发者必备，它可以将一些复杂操作封装起来，并创建一个简单的接口用于调用。

外观模式经常被用于 JavaScript 类库里，通过它封装一些接口用于兼容多浏览器，外观模式可以让我们间接调用子系统，从而避免因直接访问子系统而产生不必要的错误。

外观模式的优势是易于使用，而且本身也比较轻量级。但也有缺点 外观模式被开发者连续使用时会产生一定的性能问题，因为在每次调用时都要检测功能的可用性。

下面是一段未优化过的代码，我们使用了外观模式通过检测浏览器特性的方式来创建一个跨浏览器的使用方法。

var addMyEvent = function (el, ev, fn) {
if (el.addEventListener) {
el.addEventListener(ev, fn, false);
} else if (el.attachEvent) {
el.attachEvent(‘on‘ + ev, fn);
} else {
el[‘on‘ + ev] = fn;
}
};

再来一个简单的例子，说白了就是用一个接口封装其它的接口：

var mobileEvent = {
// ...
stop: function (e) {
e.preventDefault();
e.stopPropagation();
}
// ...
};

总结

那么何时使用外观模式呢？一般来说分三个阶段：

首先，在设计初期，应该要有意识地将不同的两个层分离，比如经典的三层结构，在数据访问层和业务逻辑层、业务逻辑层和表示层之间建立外观 Facade。

其次，在开发阶段，子系统往往因为不断的重构演化而变得越来越复杂，增加外观 Facade 可以提供一个简单的接口，减少他们之间的依赖。

第三，在维护一个遗留的大型系统时，可能这个系统已经很难维护了，这时候使用外观 Facade 也是非常合适的，为系系统开发一个外观 Facade 类，为设计粗糙和高度复杂的遗留代码提供比较清晰的接口，让新系统和Facade对象交互，Facade 与遗留代码交互所有的复杂工作。

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八、设计模式之组合模式

组合模式（Composite）将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

常见的场景有 asp.net 里的控件机制（即 control 里可以包含子 control，可以递归操作、添加、删除子 control），类似的还有 DOM 的机制，一个 DOM 节点可以包含子节点，不管是父节点还是子节点都有添加、删除、遍历子节点的通用功能。所以说组合模式的关键是要有一个抽象类，它既可以表示子元素，又可以表示父元素。

正文

举个例子，有家餐厅提供了各种各样的菜品，每个餐桌都有一本菜单，菜单上列出了该餐厅所偶的菜品，有早餐糕点、午餐、晚餐等等，每个餐都有各种各样的菜单项，假设不管是菜单项还是整个菜单都应该是可以打印的，而且可以添加子项，比如午餐可以添加新菜品，而菜单项咖啡也可以添加糖啊什么的。

这种情况，我们就可以利用组合的方式将这些内容表示为层次结构了。我们来逐一分解一下我们的实现步骤。

第一步，先实现我们的“抽象类”函数 MenuComponent

var MenuComponent = function () {
};
MenuComponent.prototype.getName = function () {
throw new Error("该方法必须重写!");
};
MenuComponent.prototype.getDescription = function () {
throw new Error("该方法必须重写!");
};
MenuComponent.prototype.getPrice = function () {
throw new Error("该方法必须重写!");
};
MenuComponent.prototype.isVegetarian = function () {
throw new Error("该方法必须重写!");
};
MenuComponent.prototype.print = function () {
throw new Error("该方法必须重写!");
};
MenuComponent.prototype.add = function () {
throw new Error("该方法必须重写!");
};
MenuComponent.prototype.remove = function () {
throw new Error("该方法必须重写!");
};
MenuComponent.prototype.getChild = function () {
throw new Error("该方法必须重写!");
};

该函数提供了 2 种类型的方法，一种是获取信息的，比如价格，名称等，另外一种是通用操作方法，比如打印、添加、删除、获取子菜单。

第二步，创建基本的菜品项

var MenuItem = function (sName, sDescription, bVegetarian, nPrice) {
MenuComponent.apply(this);
this.sName = sName;
this.sDescription = sDescription;
this.bVegetarian = bVegetarian;
this.nPrice = nPrice;
};
MenuItem.prototype = new MenuComponent();
MenuItem.prototype.getName = function () {
return this.sName;
};
MenuItem.prototype.getDescription = function () {
return this.sDescription;
};
MenuItem.prototype.getPrice = function () {
return this.nPrice;
};
MenuItem.prototype.isVegetarian = function () {
return this.bVegetarian;
};
MenuItem.prototype.print = function () {
console.log(this.getName() + ": " + this.getDescription() + ", " + this.getPrice() + "euros");
};

由代码可以看出，我们只重新了原型的 4 个获取信息的方法和 print 方法，没有重载其它3个操作方法，因为基本菜品不包含添加、删除、获取子菜品的方式。

第三步，创建菜品

var Menu = function (sName, sDescription) {
MenuComponent.apply(this);
this.aMenuComponents = [];
this.sName = sName;
this.sDescription = sDescription;
this.createIterator = function () {
throw new Error("This method must be overwritten!");
};
};
Menu.prototype = new MenuComponent();
Menu.prototype.add = function (oMenuComponent) {
// 添加子菜品
this.aMenuComponents.push(oMenuComponent);
};
Menu.prototype.remove = function (oMenuComponent) {
// 删除子菜品
var aMenuItems = [];
var nMenuItem = 0;
var nLenMenuItems = this.aMenuComponents.length;
var oItem = null;
for (; nMenuItem < nLenMenuItems; ) {
oItem = this.aMenuComponents[nMenuItem];
if (oItem !== oMenuComponent) {
aMenuItems.push(oItem);
}
nMenuItem = nMenuItem + 1;
}
this.aMenuComponents = aMenuItems;
};
Menu.prototype.getChild = function (nIndex) {
//获取指定的子菜品
return this.aMenuComponents[nIndex];
};
Menu.prototype.getName = function () {
return this.sName;
};
Menu.prototype.getDescription = function () {
return this.sDescription;
};
Menu.prototype.print = function () {
// 打印当前菜品以及所有的子菜品
console.log(this.getName() + ": " + this.getDescription());
console.log("--------------------------------------------");
var nMenuComponent = 0;
var nLenMenuComponents = this.aMenuComponents.length;
var oMenuComponent = null;
for (; nMenuComponent < nLenMenuComponents; ) {
oMenuComponent = this.aMenuComponents[nMenuComponent];
oMenuComponent.print();
nMenuComponent = nMenuComponent + 1;
}
};

注意上述代码，除了实现了添加、删除、获取方法外，打印 print 方法是首先打印当前菜品信息，然后循环遍历打印所有子菜品信息。

第四步，创建指定的菜品

我们可以创建几个真实的菜品，比如晚餐、咖啡、糕点等等，其都是用 Menu 作为其原型，代码如下：

var DinnerMenu = function () {
Menu.apply(this);
};
DinnerMenu.prototype = new Menu();
var CafeMenu = function () {
Menu.apply(this);
};
CafeMenu.prototype = new Menu();
var PancakeHouseMenu = function () {
Menu.apply(this);
};
PancakeHouseMenu.prototype = new Menu();

第五步，创建最顶级的菜单容器——菜单本

var Mattress = function (aMenus) {
this.aMenus = aMenus;
};
Mattress.prototype.printMenu = function () {
this.aMenus.print();
};

该函数接收一个菜单数组作为参数，并且值提供了 printMenu 方法用于打印所有的菜单内容。

第六步，调用方式

var oPanCakeHouseMenu = new Menu("Pancake House Menu", "Breakfast");
var oDinnerMenu = new Menu("Dinner Menu", "Lunch");
var oCoffeeMenu = new Menu("Cafe Menu", "Dinner");
var oAllMenus = new Menu("ALL MENUS", "All menus combined");
oAllMenus.add(oPanCakeHouseMenu);
oAllMenus.add(oDinnerMenu);
oDinnerMenu.add(new MenuItem("Pasta", "Spaghetti with Marinara Sauce, and a slice of sourdough bread", true, 3.89));
oDinnerMenu.add(oCoffeeMenu);
oCoffeeMenu.add(new MenuItem("Express", "Coffee from machine", false, 0.99));
var oMattress = new Mattress(oAllMenus);
console.log("---------------------------------------------");
oMattress.printMenu();
console.log("---------------------------------------------");

熟悉 asp.net 控件开发的同学，是不是看起来很熟悉？

总结

组合模式的使用场景非常明确：

  1. 你想表示对象的部分-整体层次结构时；
  2. 你希望用户忽略组合对象和单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象（方法）

另外该模式经常和装饰者一起使用，它们通常有一个公共的父类（也就是原型），因此装饰必须支持具有 add、remove、getChild 操作的 component 接口。

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九、设计模式之享元模式

享元模式（Flyweight），运行共享技术有效地支持大量细粒度的对象，避免大量拥有相同内容的小类的开销(如耗费内存)，使大家共享一个类(元类)。

享元模式可以避免大量非常相似类的开销，在程序设计中，有时需要生产大量细粒度的类实例来表示数据，如果能发现这些实例除了几个参数以外，开销基本相同的 话，就可以大幅度较少需要实例化的类的数量。如果能把那些参数移动到类实例的外面，在方法调用的时候将他们传递进来，就可以通过共享大幅度第减少单个实例 的数目。

那么如果在 JavaScript 中应用享元模式呢？有两种方式，第一种是应用在数据层上，主要是应用在内存里大量相似的对象上；第二种是应用在 DOM 层上，享元可以用在中央事件管理器上用来避免给父容器里的每个子元素都附加事件句柄。

享元与数据层

Flyweight 中有两个重要概念–内部状态 intrinsic 和外部状态 extrinsic 之分，内部状态就是在对象里通过内部方法管理，而外部信息可以在通过外部删除或者保存。

说白点,就是先捏一个的原始模型，然后随着不同场合和环境,再产生各具特征的具体模型，很显然,在这里需要产生不同的新对象，所以 Flyweight 模式中常出现 Factory 模式，Flyweight 的内部状态是用来共享的，Flyweight factory 负责维护一个 Flyweight pool(模式池)来存放内部状态的对象。

使用享元模式

让我们来演示一下如果通过一个类库让系统来管理所有的书籍，每个书籍的元数据暂定为如下内容：

ID
Title
Author
Genre
Page count
Publisher ID
ISBN

我们还需要定义每本书被借出去的时间和借书人，以及退书日期和是否可用状态：

checkoutDate
checkoutMember
dueReturnDate
availability

因为 book 对象设置成如下代码，注意该代码还未被优化：

var Book = function( id, title, author, genre, pageCount,publisherID, ISBN, checkoutDate, checkoutMember, dueReturnDate,availability ){
this.id = id;
this.title = title;
this.author = author;
this.genre = genre;
this.pageCount = pageCount;
this.publisherID = publisherID;
this.ISBN = ISBN;
this.checkoutDate = checkoutDate;
this.checkoutMember = checkoutMember;
this.dueReturnDate = dueReturnDate;
this.availability = availability;
};
Book.prototype = {
getTitle:function(){
return this.title;
},
getAuthor: function(){
return this.author;
},
getISBN: function(){
return this.ISBN;
},
/*其它get方法在这里就不显示了*/
// 更新借出状态
updateCheckoutStatus: function(bookID, newStatus, checkoutDate,checkoutMember, newReturnDate){
this.id = bookID;
this.availability = newStatus;
this.checkoutDate = checkoutDate;
this.checkoutMember = checkoutMember;
this.dueReturnDate = newReturnDate;
},
//续借
extendCheckoutPeriod: function(bookID, newReturnDate){
this.id = bookID;
this.dueReturnDate = newReturnDate;
},
//是否到期
isPastDue: function(bookID){
var currentDate = new Date();
return currentDate.getTime() > Date.parse(this.dueReturnDate);
}
};

程序刚开始可能没问题，但是随着时间的增加，图书可能大批量增加，并且每种图书都有不同的版本和数量，你将会发现系统变得越来越慢。几千个 book 对象在内存里可想而知，我们需要用享元模式来优化。

我们可以将数据分成内部和外部两种数据，和 book 对象相关的数据（title，author 等）可以归结为内部属性，而（checkoutMember，dueReturnDate 等）可以归结为外部属性。这样，如下代码就可以在同一本书里共享同一个对象了，因为不管谁借的书，只要书是同一本书，基本信息是一样的：

/*享元模式优化代码*/
var Book = function(title, author, genre, pageCount, publisherID, ISBN){
this.title = title;
this.author = author;
this.genre = genre;
this.pageCount = pageCount;
this.publisherID = publisherID;
this.ISBN = ISBN;
};

定义基本工厂

让我们来定义一个基本工厂，用来检查之前是否创建该 book 的对象，如果有就返回，没有就重新创建并存储以便后面可以继续访问，这确保我们为每一种书只创建一个对象：

/* Book工厂 单例 */
var BookFactory = (function(){
var existingBooks = {};
return{
createBook: function(title, author, genre,pageCount,publisherID,ISBN){
/*查找之前是否创建*/
var existingBook = existingBooks[ISBN];
if(existingBook){
return existingBook;
}else{
/* 如果没有，就创建一个，然后保存*/
var book = new Book(title, author, genre,pageCount,publisherID,ISBN);
existingBooks[ISBN] = book;
return book;
}
}
}
});

管理外部状态

外部状态，相对就简单了，除了我们封装好的 book，其它都需要在这里管理：

/*BookRecordManager 借书管理类 单例*/
var BookRecordManager = (function(){
var bookRecordDatabase = {};
return{
/*添加借书记录*/
addBookRecord: function(id, title, author, genre,pageCount,publisherID,ISBN, checkoutDate, checkoutMember, dueReturnDate, availability){
var book = bookFactory.createBook(title, author, genre,pageCount,publisherID,ISBN);
bookRecordDatabase[id] ={
checkoutMember: checkoutMember,
checkoutDate: checkoutDate,
dueReturnDate: dueReturnDate,
availability: availability,
book: book;
};
},
updateCheckoutStatus: function(bookID, newStatus, checkoutDate, checkoutMember, newReturnDate){
var record = bookRecordDatabase[bookID];
record.availability = newStatus;
record.checkoutDate = checkoutDate;
record.checkoutMember = checkoutMember;
record.dueReturnDate = newReturnDate;
},
extendCheckoutPeriod: function(bookID, newReturnDate){
bookRecordDatabase[bookID].dueReturnDate = newReturnDate;
},
isPastDue: function(bookID){
var currentDate = new Date();
return currentDate.getTime() > Date.parse(bookRecordDatabase[bookID].dueReturnDate);
}
};
});

通过这种方式，我们做到了将同一种图书的相同信息保存在一个 bookmanager 对象里，而且只保存一份；相比之前的代码，就可以发现节约了很多内存。

享元模式与 DOM

关于 DOM 的事件冒泡，在这里就不多说了，相信大家都已经知道了，我们举两个例子。

例 1：事件集中管理

举例来说，如果我们又很多相似类型的元素或者结构（比如菜单，或者 ul 里的多个 li）都需要监控他的 click 事件的话，那就需要多每个元素进行事件绑定，如果元素有非常非常多，那性能就可想而知了，而结合冒泡的知识，任何一个子元素有事件触发的话，那触发以后事件将冒泡到上一级元素，所以利用这个特性，我们可以使用享元模式，我们可以对这些相似元素的父级元素进行事件监控，然后再判断里面哪个子元素有事件触发了，再进行进一步的操作。

在这里我们结合一下 jQuery 的 bind/unbind 方法来举例。

HTML

<div id="container">
<div class="toggle" href="http://www.mamicode.com/#">更多信息 (地址)
<span class="info">
这里是更多信息
</span></div>
<div class="toggle" href="http://www.mamicode.com/#">更多信息 (地图)
<span class="info">
<iframe src="http://www.map-generator.net/extmap.php?name=London&amp;address=london%2C%20england&amp;width=500...gt;"</iframe>
</span>
</div>
</div>

JavaScript

stateManager = {
fly: function(){
var self = this;
$(‘#container‘).unbind().bind("click", function(e){
var target = $(e.originalTarget || e.srcElement);
// 判断是哪一个子元素
if(target.is("div.toggle")){
self.handleClick(target);
}
});
},
handleClick: function(elem){
elem.find(‘span‘).toggle(‘slow‘);
}
});

例 2：应用享元模式提升性能

另外一个例子，依然和 jQuery 有关，一般我们在事件的回调函数里使用元素对象是会后，经常会用到$(this)这种形式，其实它重复创建了新对象，因为本身回调函数里的 this 已经是 DOM 元素自身了，我们必要必要使用如下这样的代码：

$(‘div‘).bind(‘click‘, function(){
console.log(‘You clicked: ‘ + $(this).attr(‘id‘));
});
// 上面的代码，要避免使用，避免再次对DOM元素进行生成jQuery对象，因为这里可以直接使用DOM元素自身了。
$(‘div‘).bind(‘click‘, function(){
console.log(‘You clicked: ‘ + this.id);
});

其实，如果非要用 $(this)这样的形式，我们也可以实现自己版本的单实例模式，比如我们来实现一个 jQuery.signle(this)这样的函数以便返回DOM元素自身：

jQuery.single = (function(o){
var collection = jQuery([1]);
return function(element) {
// 将元素放到集合里
collection[0] = element;
// 返回集合
return collection;
};
});

使用方法：

$(‘div‘).bind(‘click‘, function(){
var html = jQuery.single(this).next().html();
console.log(html);
});

这样，就是原样返回 DOM 元素自身了，而且不进行 jQuery 对象的创建。

总结

Flyweight 模式是一个提高程序效率和性能的模式,会大大加快程序的运行速度.应用场合很多:比如你要从一个数据库中读取一系列字符串,这些字符串中有许多是重复的,那么我们可以将这些字符串储存在 Flyweight 池(pool)中。

如果一个应用程序使用了大量的对象，而这些大量的对象造成了很大的存储开心时就应该考虑使用享元模式；还有就是对象的大多数状态可以外部状态，如果删除对象的外部状态，那么就可以用相对较少的共享对象取代很多组对象，此时可以考虑使用享元模式。

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