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如何写出好的 JavaScript —— 浅谈 API 设计

程序员大咖  · 公众号  · 程序员  · 2017-01-17 19:18

正文

作者:十年踪迹

链接:www.h5jun.com/post/how-to-write-better-js-code.html


很多同学觉得写 JavaScript 很简单,只要能写出功能来,效果能实现就好。还有一些培训机构,专门教人写各种“炫酷特效”,以此让许多人觉得这些培训很“牛逼”。然而事实上,能写 JavaScript 和写好 JavaScript 这中间还有很遥远的距离。成为专业前端,注定在 JavaScript 路途上需要一步步扎实的修炼,没有捷径。

看一个简单的例子:

实现一个类似于“交通灯”的效果,让三个不同颜色的圆点每隔 2 秒循环切换。

对应的 HTML 和 CSS 如下:

    id="traffic" class="wait">

  

  •   

  •   


  • #traffic > li{

      display: block;

    }

     

    #traffic span{

      display: inline-block;

      width: 50px;

      height: 50px;

      background-color: gray;

      margin: 5px;

      border-radius: 50%;

    }

     

    #traffic.stop li:nth-child(1) span{

      background-color: #a00;

    }

     

    #traffic.wait li:nth-child(2) span{

      background-color: #aa0;

    }

     

    #traffic.pass li:nth-child(3) span{

      background-color: #0a0;

    }


    那么这一功能的 JavaScript 该如何实现呢?

    版本一

    有的同学说,这个实现还不简单嘛?直接用几个定时器一下切换不就好了:

    const traffic = document.getElementById("traffic");

     

    (function reset(){

      traffic.className = "wait";

     

      setTimeout(function(){

          traffic.className = "stop";

          setTimeout(function(){

            traffic.className = "pass";

            setTimeout(reset, 2000)

          }, 2000)

      }, 2000);

    })();


    没错,就这个功能本身,这样实现就 OK 了。但是这样实现有什么问题呢?

    首先是过程耦合,状态切换是wait->stop->pass 循环,在上面的设计里,实际上操作顺序是耦合在一起的,要先 ‘wait’,然后等待 2000 毫秒再 ‘stop’,然后再等待 2000 毫秒在 ‘pass’,这中间的顺序一旦有调整,需求有变化,代码都需要修改。

    其次,这样的异步嵌套是会产生 callback hell 的,如果需求不是三盏灯,而是五盏灯、十盏灯,代码的嵌套结构就很深,看起来就很难看了。

    所以我们说,版本一方法虽然直接,但因为抽象程度很低(几乎没有提供任何抽象 API),它的扩展性很不好,因为异步问题没处理,代码结构也很不好。如果只能写这样的代码,是不能说就写好了 JavaScript 的。

    版本二


    要解决版本一的过程耦合问题,最简单的思路是将状态['wait','stop','pass']抽象出来:

    const traffic = document.getElementById("traffic");

     

    var stateList = ["wait", "stop", "pass"];

     

    var currentStateIndex = 0;

     

    setInterval(function(){

      var state = stateList[currentStateIndex];

      traffic.className = state;

      currentStateIndex = (currentStateIndex + 1) % stateList.length;

    }, 2000);


    这是一种数据抽象的思路,应用它我们得到了上面的这个版本。

    这一版本比前一版本要好很多,但是它也有问题,最大的问题就是封装性很差,它把 stateList 和 currentStateIndex 都暴露出来了,而且以全局变量的形式,这么做很不好,需要优化。

    版本三

    版本三是中规中矩的一版,也是一般我们在工作中比较常用的思路。应该将暴露出来的 API 暴露出来(本例中的 stateList)。将不应该暴露出来的数据或状态隐藏(本例中的 currentStateIndex)。

    有许多同学觉得说写出这一版本来已经很不错的。的确,应该也还不错,但这一版的抽象程度其实也不是很高,或者说,如果考虑适用性,这版已经很好了,但是如果考虑可复用性的话,这版依然有改进空间。

    我们再看一个思路上较有意思的版本。

    版本四

    const traffic = document.getElementById("traffic");


    function poll(...fnList){

      let stateIndex = 0;

     

      return function(...args){

        let fn = fnList[stateIndex++ % fnList.length];

        return fn.apply(this, args);

      }

    }

     

    function setState(state){

      traffic.className = state;

    }

     

    let trafficStatePoll = poll(setState.bind(null, "wait"),

                                setState.bind(null, "stop"),

                                setState.bind(null, "pass"));

     

    setInterval(trafficStatePoll, 2000);


    这一版用的是过程抽象的思路,而过程抽象,是函数式编程的基础。在这里,我们抽象出了一个 poll(...fnList) 的高阶组合函数,它将一个函数列表组合起来,每次调用时依次轮流执行列表里的函数。

    我们说,程序设计的本质是抽象,而过程抽象是一种与数据抽象对应的思路,它们是两种不同的抽象模型。数据抽象比较基础,而过程抽象相对高级一些,也更灵活一些。数据抽象是研究函数如何操作数据,而过程抽象则在此基础上研究函数如何操作函数。所以说如果把抽象比作数学,那么数据抽象是初等数学,过程抽象则是高等数学。同一个问题,既可以用初等数学来解决,又可以用高等数学来解决。用什么方法解决,取决于问题的模型和难度等等。


    好了,上面我们有了四个版本,那么是否考虑了这些版本就足够了呢?

    并不是。因为需求是会变更的。假设现在需求变化了:

    需求变更:让 wait、stop、pass 状态的持续时长不相等,分别改成 1秒、2秒、3秒。

    那么,我们发现 ——

    除了版本一之外,版本二、三、四全都跪了……

    那是否意味着我们要回归到版本一呢?

    当然并不是。


    版本五

    const traffic = document.getElementById("traffic");

     

    function wait(time){

      return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, time));

    }

     

    function setState(state){

      traffic.className = state;

    }

     

    function reset(){

      Promise.resolve()

        .then(setState.bind(null, "wait"))

        .then(wait.bind(null, 1000))

        .then(setState.bind(null, "stop"))

        .then(wait.bind(null, 2000))

        .then(setState.bind(null, "pass"))

        .then(wait.bind(null, 3000))

        .then(reset);

    }

     

    reset();


    版本五的思路是,既然我们需要考虑不同的持续时间,那么我们需要将等待时间抽象出来

    function wait(time){

      return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, time));

    }


    这一版本里我们用了 Promise 来处理回调问题,当然对 ES6 之前的版本,可以用 shim 或 polyfill、第三方库,也可以选择不用 Promise。

    版本五抽象出的 wait 方法也还比较通用,可以用在其他地方。这是版本五好的一点。

    版本六

    我们还可以进一步抽象,设计出版本六,或者类似的对象模型

    const trafficEl = document.getElementById("traffic");

     

    function TrafficProtocol(el, reset){

      this.subject = el;

      this.autoReset = reset;

      this.stateList = [];

    }

     

    TrafficProtocol.prototype.putState = function(fn){

      this.stateList.push(fn);

    }

     

    TrafficProtocol.prototype.reset = function(){

      let subject = this.subject;

     

      this.statePromise = Promise.resolve();

      this.stateList.forEach((stateFn) => {

        this.statePromise = this.statePromise.then(()=>{

          return new Promise(resolve => {

            stateFn(subject, resolve);

          });

        });

      });

      if(this.autoReset){

        this.statePromise.then(this.reset.bind(this));

      }

    }

     

    TrafficProtocol.prototype.start = function(){

      this.reset();

    }

     

    var traffic = new TrafficProtocol(trafficEl, true);

     

    traffic.putState(function(subject, next){

      subject.className = "wait";

      setTimeout(next, 1000);

    });

     

    traffic.putState(function(subject, next){

      subject.className = "stop";

      setTimeout(next, 2000);

    });

     

    traffic.putState(function(subject, next){

      subject.className = "pass";

      setTimeout(next, 3000);

    });

     

    traffic.start();


    这一版本里,我们设计了一个 TrafficProtocol 类,它有 putState、reset、start 三个方法:

    • putState 接受一个函数作为参数,这个函数自身有两个参数,一个是 subject,是由 TrafficProtocol 对象初始化时设定的 DOM 元素,一个是 next,是一个函数,表示结束当前 state,进入下一个 state。

    • reset 结束当前状态循环,开始新的循环。

    • start 开始执行循环,这里的实现是直接调用 reset。

    看一下 reset 的实现思路:

    TrafficProtocol.prototype.reset = function(){

      let subject = this.subject;

     

      this.statePromise = Promise.resolve();

      this.stateList.forEach((stateFn) => {

        this.statePromise = this.statePromise.then(()=>{

          return new Promise(resolve => {

            stateFn(subject, resolve);

          });

        });

      });

      if(this.autoReset){

        this.statePromise.then(this.reset.bind(this));

      }

    }


    在这里我们创建一个 statePromise,然后将 stateList 中的方法(通过 putState 添加的)依次绑定到 promise 上。如果设置了 autoReset,那么我们在 promise 的最后绑定 reset 自身,这样就实现了循环切换。

    有了这个模型,我们要添加新的状态,只需要通过 putState 添加一个新的状态就好了。这一模型不仅仅可以用在这个需求里,还可以用在任何需要顺序执行异步请求的地方。

    最后,我们看到,版本六用到了面向对象、过程抽象、Promise等模式,它的优点是 API 设计灵活,通用性和扩展性好。但是版本六也有缺点,它的实现复杂度比前面的几个版本都高,我们在做这样的设计时,也需要考虑是否有过度设计的嫌疑。

    总结

    • 设计是把双刃剑,繁简需要权衡,尺度需要把握。

    • 写代码简单,程序设计不易,需要走心。