7个开发者必须知道的Nodejs 设计模式

好的，我已经收到了完整的内容，我将开始翻译。

设计模式是解决日常软件设计问题所必需的。这些问题可能包括：

维护数据库连接
创建和管理对象
通知一组订阅了特定实体的用户。

如果你试图自己想出解决方案，你很可能需要花费大量精力来解决这些问题，并设计这些问题的最优解决方案。

但其实你根本不需要这样做！

设计模式被引入是为了提供这些反复出现问题的解决方案。你所需要做的就是按照你的框架/语言实现模式，然后就可以运行了！

所以，让我们来看看你在使用 Node.js 时可能需要实现的最常见的设计模式。

1. 外观模式

首先，你需要了解外观模式。在 Node.js 应用程序中，这非常重要。

简单地说，外观设计模式通过提供统一的接口简化了复杂的子系统。

它充当一个单一的入口点，隐藏了所有内部实现细节，并促进了与底层功能的更轻松交互。它充当了一个门户，将客户端与复杂细节隔离开来。

例如，使用 Google 帐户登录网站的过程可以被认为是外观的一个现实世界例子。你只需要点击“使用 Google 登录”按钮，它就像是一个统一的登录选项。

你不需要担心输入你的电子邮件、密码或其他个人信息。

好处：

简化接口：减少了开发人员与复杂系统的交互的认知负荷。
减少耦合：将客户端代码与内部实现细节解耦，可以提高代码的可维护性和灵活性。
提高可读性：将复杂逻辑封装在外观中，使代码更有组织性和可理解性。
控制访问：在访问底层功能之前启用特定规则或验证。

考虑以下代码片段：


// 复杂模块  
class ComplexModule {  initialize() {  // 复杂的初始化逻辑  }  operation1() {  // 复杂操作1  }  operation2() {  // 复杂操作2  }  
}  // 客户端代码  
const complexModule = new ComplexModule();  
complexModule.initialize();  
complexModule.operation1();  
complexModule.operation2();

这段代码展示了如果你将子系统通信放在模块外部时，你的应用程序可能如何交互。你将不得不手动执行所有操作，并且很可能会在维护代码时遇到问题。

然而，看看这段代码：


// 复杂模块的外观  
class ModuleFacade {  constructor() {  this.complexModule = new ComplexModule();  }  performOperations() {  this.complexModule.initialize();  this.complexModule.operation1();  this.complexModule.operation2();  }  
}  // 客户端代码  
const moduleFacade = new ModuleFacade();  
moduleFacade.performOperations();

现在，你可以看到，我们不再在模块外部进行子模块初始化，而是封装在一个名为 performOperations 的函数中，该函数处理所有内部复杂子系统通信。

所以你得到了一种清晰的方法来处理复杂的通信树。

2. 单例模式

接下来，这是你可能会在一生中每天都使用的模式之一。有时，你需要确保某物只有一个实例。

例如，考虑一个数据库连接。在给定时间内，你是否需要多个数据库连接到你的应用程序？你能重用现有连接吗？

这就是单例模式的作用。它确保你的类有一个全局实例，可以使用静态方法访问。

好处：

全局访问：从应用程序的任何地方方便地访问共享数据或功能的一种方式。
资源管理：通过仅有一个实例来有效使用资源，如数据库连接、日志记录器或文件句柄。
一致性：只影响单个实例，从而强制实现一致的行为。
控制状态：通过集中的数据操作点简化状态管理。

下面是在 Node.js 中实现单例的方式：


class ConfigManager {  constructor() {  this.databaseConfig = { /* 数据库配置 */ };  this.apiKey = "你的_api_密钥";  // 其他应用程序范围的配置  }  static getInstance() {  if (!this.instance) {  this.instance = new ConfigManager();  }  return this.instance;  }  getDatabaseConfig() {  return this.databaseConfig;  }  getApiKey() {  return this.apiKey;  }  // 获取其他配置的附加方法  
}  // 使用  
const configManager = ConfigManager.getInstance();  // 访问配置  
const databaseConfig = configManager.getDatabaseConfig();  
const apiKey = configManager.getApiKey();

你可能有一个 Node.js 应用程序，与多个外部服务进行交互，每个服务都需要特定的配置参数。使用单例模式，你可以创建一个 ConfigManager 类，负责以集中的方式处理这些配置。

3. 适配器模式

接下来，你需要想象一个场景，你正在使用的 API 和你正在开发的客户端具有不兼容的 API。

例如，你可能有一个接受两个 props 的 React 组件：

名字
姓氏

但是你的 API 返回一个变量：

全名

所以，如果你处于无法更新 API Body 的位置，你将不得不使用你拥有的东西，并让你的应用程序工作。

这就是适配器模式的作用。

适配器模式弥合了不兼容接口之间的差距，使它们能够无缝地协同工作。

好处：

互操作性：使具有不同接口的组件之间能够通信，促进系统集成和重用。
松散耦合：将客户端代码与适配组件的具体实现解耦，提高了灵活性和可维护性。
灵活性：允许在不修改现有代码的情况下适配新组件，只需创建新的适配器。
可重用性：适配器实现可以为类似的兼容性需求重复使用，减少代码重复。

示例：

下面是适配器设计模式的一个简单编码示例。

旧系统

class OldSystem {  request() {  return "旧系统请求";  }  
}

新系统 & 适配器


class NewSystem {  newRequest() {  return "新系统请求";  }  
}  class Adapter {  constructor(newSystem) {  this.newSystem = newSystem;  }  request() {  return this.newSystem.newRequest();  }  
}

客户端用法


// 使用旧系统  
const oldSystem = new OldSystem();  
console.log(oldSystem.request()); // 输出：旧系统请求  // 使用带有新系统的适配器  
const newSystem = new NewSystem();  
const adapter = new Adapter(newSystem);  
console.log(adapter.request()); // 输出：新系统请求

4. 建造者模式

接下来，我们将看一种模式，你可以用它来构建对象，并使对象管理变得更容易。

建造者模式将复杂对象的构建与其表示分离。

这就像组装一台定制的 PC —— 逐个选择组件并构建最终产品。在 Node.js 中，建造者模式有助于以逐步、可定制的方式构建具有复杂配置的对象。

在这种设计模式中，你不是使用具有多个参数的构造函数，而是为对象的每个可选属性创建单独的方法（“构建器”）。这些方法通常返回类的当前实例 (this)，以允许将它们链接在一起逐步构建对象。

好处：

提高可读性：通过使用有意义的方法名称显式设置每个属性，代码更清晰。
灵活性：只使用必要的属性构建对象，避免在未使用的字段中出现意外值。
不可变性：build() 方法通常创建一个新实例，而不是修改构建器，促进了不可变性和更容易的推理。
错误处理：在建造者方法中更容易验证属性值并抛出错误，而不是在复杂的构造函数中。

示例：

下面是建造者设计模式的一个简单编码示例。


class UserBuilder {  constructor(name) {  this.name = name;  this.email = null;  this.address = null;  }  withEmail(email) {  this.email = email;  return this; // 方法链  }  withAddress(address) {  this.address = address;  return this;  }  build() {  // 验证并构建 User 对象  const user = new User({  name: this.name,  email: this.email,  address: this.address,  });  return user;  }  
}  // 客户端代码  
const user1 = new UserBuilder('John')  .withEmail('john@example.com')  .withAddress('123 Main St.')  .build();  console.log(user1); // 打印具有值的完整 User 对象

5. 工厂模式

工厂模式提供了一个创建对象的接口，但让子类能够改变所创建的对象的类型。

可以将其想象成一个制造工厂，有不同的生产线用于生产不同的产品。在 Node.js 中，工厂模式在创建对象时不指定其具体类别方面表现出色，促进了灵活性和可扩展性。

优点：

解耦：客户端代码与特定对象创建逻辑解耦，提高了灵活性和可维护性。
集中控制：只要工厂处理了更改，就可以轻松添加新的对象类型或修改现有对象类型，而不会影响客户端代码。
灵活性：根据运行时条件或配置选择适当的对象，使你的代码更具适应性。
封装性：对象创建细节被隐藏在工厂内部，提高了代码的可读性和可维护性。

示例：

下面是工厂设计模式的一个简单编码示例。

形状接口

// 形状接口  
class Shape {  draw() {}  
}

具体形状


// Shape 接口的具体实现  
class Circle extends Shape {  draw() {  console.log("绘制圆形");  }  
}  class Square extends Shape {  draw() {  console.log("绘制正方形");  }  
}  class Triangle extends Shape {  draw() {  console.log("绘制三角形");  }  
}

形状工厂


// ShapeFactory 类负责创建形状的实例  
class ShapeFactory {  createShape(type) {  switch (type) {  case 'circle':  return new Circle();  case 'square':  return new Square();  case 'triangle':  return new Triangle();  default:  throw new Error('无效的形状类型');  }  }  
}

客户端代码


// 客户端代码使用 ShapeFactory 创建形状  
const shapeFactory = new ShapeFactory();  const circle = shapeFactory.createShape('circle');  
circle.draw(); // 输出: 绘制圆形  const square = shapeFactory.createShape('square');  
square.draw(); // 输出: 绘制正方形  const triangle = shapeFactory.createShape('triangle');  
triangle.draw(); // 输出: 绘制三角形

6. 原型模式

原型模式涉及通过复制现有对象（称为原型）来创建新对象。

它创建了主键的副本。当创建一个对象比复制一个现有对象更昂贵时，这是很有用的。

概念：

原型：定义具有所需属性和方法的基础对象。这充当了后续对象的蓝图。
克隆：通过复制原型来创建新对象，通常使用像 Object.create 这样的内置方法或自定义克隆逻辑。
定制：新创建的对象可以修改其个别属性，而不会影响原型。

优点：

性能：复制现有对象通常比从头开始构造新对象更快，特别是对于复杂对象而言。
内存效率：通过原型共享属性和方法，避免了冗余存储，减少了内存使用。
动态修改：可以轻松地稍后扩展原型以向所有现有和未来实例添加新功能。

示例：

下面是原型设计模式的一个简单编码示例。

原型对象


// 原型对象  
const animalPrototype = {  type: '未知',  makeSound: function () {  console.log('一些通用的声音');  },  clone: function () {  return Object.create(this); // 使用 Object.create() 进行克隆  },  
};

自定义实例


// 基于原型的自定义实例  
const dog = animalPrototype.clone();  
dog.type = '狗';  
dog.makeSound = function () {  console.log('汪汪！');  
};  const cat = animalPrototype.clone();  
cat.type = '猫';  
cat.makeSound = function () {  console.log('喵喵！');  
};

客户端代码


// 客户端代码使用自定义实例  
dog.makeSound(); // 输出: 汪汪！  
cat.makeSound(); // 输出: 喵喵！

7. 代理模式

代理模式充当另一个对象的替代或占位符，控制对它的访问。

这创建了一个中介对象（“代理”），它位于客户端和真实对象之间。这个代理控制对真实对象的访问，可能在达到目标之前或之后拦截和修改操作。

这允许你在不直接改变真实对象的实现的情况下添加额外的功能。代理模式对于延迟加载、访问控制或添加日志/调试功能至关重要。

优点：

受控访问：在与真实对象交互之前强制执行权限或验证。
额外功能：添加日志、缓存或安全等功能，而不改变对象本身。
抽象：通过隐藏真实对象的实现细节，简化客户端代码。
灵活性：在运行时动态更改目标对象或处理程序行为。

示例：

下面是代理设计模式的一个简单编码示例。

在所有这些示例中，我使用了 JavaScript 的 Proxy 对

象来为其他对象创建代理。要更深入地了解 JavaScript 内置的代理，你可以访问此处。


const target = {  name: '艾丽斯',  sayHello() {  console.log(`你好，我叫 ${this.name}`);  },  
};  const handler = {  get(target, prop, receiver) {  console.log(`访问属性 ${prop}`);  return Reflect.get(target, prop, receiver);  },  set(target, prop, value, receiver) {  console.log(`将属性 ${prop} 设置为 ${value}`);  return Reflect.set(target, prop, value, receiver);  },  
};  const proxy = new Proxy(target, handler);  proxy.name; // 输出: 访问属性 name  
proxy.sayHello(); // 输出: 访问属性 sayHello  //      你好，我叫 艾丽斯  
proxy.name = '鲍勃'; // 输出: 将属性 name 设置为 鲍勃