JavaScript设计模式之职责链模式

什么是职责链模式?

职责链模式的定义是:使多个对象都有机会处理请求,从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系,将这些对象连成一条链,并沿着这条链传递该请求,直到有一个对象处理它为止。

职责链模式的名字非常形象,一系列可能会处理请求的对象被连接成一条链,请求在这些对象之间依次传递,直到遇到一个可以处理它的对象,我们把这些对象称为链中的节点

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现实中的职责链模式

职责链模式的例子在现实中并不难找到,以下就是两个常见的跟职责链模式有关的场景。

  • 如果早高峰能顺利挤上公交车的话,那么估计这一天都会过得很开心。因为公交车上人实在太多了,经常上车后却找不到售票员在哪,所以只好把两块钱硬币往前面递。除非你运气够好,站在你前面的第一个人就是售票员,否则,你的硬币通常要在N个人手上传递,才能最终到达售票员的手里。

  • 中学时代的期末考试,如果你平时不太老实,考试时就会被安排在第一个位置。遇到不会答的题目,就把题目编号写在小纸条上往后传递,坐在后面的同学如果也不会答,他就会把这张小纸条继续递给他后面的人。

从这两个例子中,我们很容易找到职责链模式的最大优点:请求发送者只需要知道链中的第一个节点,从而弱化了发送者和一组接收者之间的强联系。如果不使用职责链模式,那么在公交车上,我就得先搞清楚谁
是售票员,才能把硬币递给他。同样,在期末考试中,也许我就要先了解同学中有哪些可以解答这道题。

image.png

实际开发中的职责链模式

假设我们负责一个售卖手机的电商网站,经过分别交纳500元定金和200元定金的两轮预定后(订单已在此时生成),现在已经到了正式购买的阶段。

公司针对支付过定金的用户有一定的优惠政策。在正式购买后,已经支付过500元定金的用户会收到100元的商城优惠券,200元定金的用户可以收到50元的优惠券,而之前没有支付定金的用户只能进入普通购买模式,也就是没有优惠券,且在库存有限的情况下不一定保证能买到。

我们的订单页面是PHP吐出的模板,在页面加载之初,PHP会传递给页面几个字段。

  • orderType:表示订单类型(定金用户或者普通购买用户),code的值为1的时候是500元定金用户,为2的时候是200元定金用户,为3的时候是普通购买用户。

  • pay:表示用户是否已经支付定金,值为true或者false,虽然用户已经下过500元定金的订单,但如果他一直没有支付定金,现在只能降级进入普通购买模式。

  • stock:表示当前用于普通购买的手机库存数量,已经支付过500元或者200元定金的用户不受此限制。

下面我们把这个流程写成代码:

var order = function( orderType, pay, stock ){
    if ( orderType === 1 ){ // 500元定金购买模式
        if ( pay === true ){ // 已支付定金
            console.log( '500元定金预购, 得到100优惠券' );
        }else{ // 未支付定金,降级到普通购买模式
            if ( stock > 0 ){ // 用于普通购买的手机还有库存
                console.log( '普通购买, 无优惠券' );
            }else{
                console.log( '手机库存不足' );
            }
        }
    }
    else if ( orderType === 2 ){ // 200元定金购买模式
        if ( pay === true ){
            console.log( '200元定金预购, 得到50优惠券' );
        }else{
            if ( stock > 0 ){
                console.log( '普通购买, 无优惠券' );
            }else{
                console.log( '手机库存不足' );
            }
        }
    }
    else if ( orderType === 3 ){
        if ( stock > 0 ){
            console.log( '普通购买, 无优惠券' );
        }else{
            console.log( '手机库存不足' );
        }
    }
};
order( 1 , true, 500); // 输出: 500元定金预购, 得到100优惠券

虽然我们得到了意料中的运行结果,但这远远算不上一段值得夸奖的代码。order函数不仅巨大到难以阅读,而且需要经常进行修改。虽然目前项目能正常运行,但接下来的维护工作无疑是个梦魇。

用职责链模式重构代码

现在我们采用职责链模式重构这段代码,先把500元订单、200元订单以及普通购买分成3个函数。

接下来把orderType、pay、stock这3个字段当作参数传递给500元订单函数,如果该函数不符合处理条件,则把这个请求传递给后面的200元订单函数,如果200元订单函数依然不能处理该请求,则继续传递请求给普通购买函数,代码如下:

// 500元订单
var order500 = function( orderType, pay, stock ){
    if ( orderType === 1 && pay === true ){
        console.log( '500元定金预购, 得到100优惠券' );
    }else{
        order200( orderType, pay, stock ); // 将请求传递给200元订单
    }
};
// 200元订单
var order200 = function( orderType, pay, stock ){
    if ( orderType === 2 && pay === true ){
        console.log( '200元定金预购, 得到50优惠券' );
    }else{
        orderNormal( orderType, pay, stock ); // 将请求传递给普通订单
    }
};
// 普通购买订单
var orderNormal = function( orderType, pay, stock ){
    if ( stock > 0 ){
        console.log( '普通购买, 无优惠券' );
    }else{
        console.log( '手机库存不足' );
    }
};
// 测试结果:
order500( 1 , true, 500); // 输出:500元定金预购, 得到100优惠券
order500( 1, false, 500 ); // 输出:普通购买, 无优惠券
order500( 2, true, 500 ); // 输出:200元定金预购, 得到50优惠券
order500( 3, false, 500 ); // 输出:普通购买, 无优惠券
order500( 3, false, 0 ); // 输出:手机库存不足

可以看到,执行结果和前面那个巨大的order函数完全一样,但是代码的结构已经清晰了很多,我们把一个大函数拆分了3个小函数,去掉了许多嵌套的条件分支语句。

目前已经有了不小的进步,但我们不会满足于此,虽然已经把大函数拆分成了互不影响的3个小函数,但可以看到,请求在链条传递中的顺序非常僵硬,传递请求的代码被耦合在了业务函数之中:

var order500 = function( orderType, pay, stock ){
    if ( orderType === 1 && pay === true ){
        console.log( '500元定金预购, 得到100优惠券' );
    }else{
        order200( orderType, pay, stock );
        // order200和order500耦合在一起
    }
};

这依然是违反开放-封闭原则的,如果有天我们要增加300元预订或者去掉200元预订,意味着就必须改动这些业务函数内部。就像一根环环相扣打了死结的链条,如果要增加、拆除或者移动一个节点,就必须得先
砸烂这根链条。

灵活可拆分的职责链节点

本节我们采用一种更灵活的方式,来改进上面的职责链模式,目标是让链中的各个节点可以灵活拆分和重组。

首先需要改写一下分别表示3种购买模式的节点函数,我们约定,如果某个节点不能处理请求,则返回一个特定的字符串'nextSuccessor'来表示该请求需要继续往后面传递:

var order500 = function( orderType, pay, stock ){
    if ( orderType === 1 && pay === true ){
        console.log( '500元定金预购,得到100优惠券' );
    }else{
        return 'nextSuccessor'; // 我不知道下一个节点是谁,反正把请求往后面传递
    }
};
var order200 = function( orderType, pay, stock ){
    if ( orderType === 2 && pay === true ){
        console.log( '200元定金预购,得到50优惠券' );
    }else{
        return 'nextSuccessor'; // 我不知道下一个节点是谁,反正把请求往后面传递
    }
};
var orderNormal = function( orderType, pay, stock ){
    if ( stock > 0 ){
        console.log( '普通购买,无优惠券' );
    }else{
        console.log( '手机库存不足' );
    }
};

接下来需要把函数包装进职责链节点,我们定义一个构造函数Chain,在new Chain的时候传递的参数即为需要被包装的函数, 同时它还拥有一个实例属性this.successor,表示在链中的下一个节点。

此外Chain的prototype中还有两个函数,它们的作用如下所示:

// Chain.prototype.setNextSuccessor 指定在链中的下一个节点
// Chain.prototype.passRequest 传递请求给某个节点
var Chain = function( fn ){
    this.fn = fn;
    this.successor = null;
};
Chain.prototype.setNextSuccessor = function( successor ){
    return this.successor = successor;
};
Chain.prototype.passRequest = function(){
    var ret = this.fn.apply( this, arguments );
    if ( ret === 'nextSuccessor' ){
        return this.successor && this.successor.passRequest.apply( this.successor, arguments );
    }
    return ret;
};

现在我们把3个订单函数分别包装成职责链的节点:

var chainOrder500 = new Chain( order500 );
var chainOrder200 = new Chain( order200 );
var chainOrderNormal = new Chain( orderNormal )

然后指定节点在职责链中的顺序:

chainOrder500.setNextSuccessor( chainOrder200 );
chainOrder200.setNextSuccessor( chainOrderNormal );

最后把请求传递给第一个节点:

chainOrder500.passRequest( 1, true, 500 ); // 输出:500元定金预购,得到100优惠券
chainOrder500.passRequest( 2, true, 500 ); // 输出:200元定金预购,得到50优惠券
chainOrder500.passRequest( 3, true, 500 ); // 输出:普通购买,无优惠券
chainOrder500.passRequest( 1, false, 0 ); // 输出:手机库存不足

通过改进,我们可以自由灵活地增加、移除和修改链中的节点顺序,假如某天网站运营人员又想出了支持300元定金购买,那我们就在该链中增加一个节点即可:

var order300 = function(){
// 具体实现略
};
chainOrder300= new Chain( order300 );
chainOrder500.setNextSuccessor( chainOrder300);
chainOrder300.setNextSuccessor( chainOrder200);

对于程序员来说,我们总是喜欢去改动那些相对容易改动的地方,就像改动框架的配置文件远比改动框架的源代码简单得多。在这里完全不用理会原来的订单函数代码,我们要做的只是增加一个节点,然后重新设
置链中相关节点的顺序。

异步的职责链

在上一节的职责链模式中,我们让每个节点函数同步返回一个特定的值"nextSuccessor",来表示是否把请求传递给下一个节点。而在现实开发中,我们经常会遇到一些异步的问题,比如我们要在节点函数中
发起一个ajax异步请求,异步请求返回的结果才能决定是否继续在职责链中passRequest。

这时候让节点函数同步返回"nextSuccessor"已经没有意义了,所以要给Chain类再增加一个原型方法Chain.prototype.next,表示手动传递请求给职责链中的下一个节点:

Chain.prototype.next= function(){
    return this.successor && this.successor.passRequest.apply( this.successor, arguments );
};

来看一个异步职责链的例子:

var fn1 = new Chain(function(){
    console.log( 1 );
    return 'nextSuccessor';
});
var fn2 = new Chain(function(){
    console.log( 2 );
    var self = this;
    setTimeout(function(){
        self.next();
    }, 1000 );
});
var fn3 = new Chain(function(){
    console.log( 3 );
});
fn1.setNextSuccessor( fn2 ).setNextSuccessor( fn3 );
fn1.passRequest();

职责链模式的优缺点

前面已经说过,职责链模式的最大优点就是解耦了请求发送者和N个接收者之间的复杂关系,由于不知道链中的哪个节点可以处理你发出的请求,所以你只需把请求传递给第一个节点即可

职责链模式还有一个优点,那就是可以手动指定起始节点,请求并不是非得从链中的第一个节点开始传递。比如在公交车的例子中,如果我明确在我前面的第一个人不是售票员,那我当然可以越过他把公交卡递给他前面的人,这样可以减少请求在链中的传递次数,更快地找到合适的请求接受者。这在普通的条件分支语句下是做不到的,我们没有办法让请求越过某一个if判断。

用AOP实现职责链

在之前的职责链实现中,我们利用了一个Chain类来把普通函数包装成职责链的节点。其实利用JavaScript的函数式特性,有一种更加方便的方法来创建职责链。

下面我们改写一下Function.prototype.after函数,使得第一个函数返回'nextSuccessor'时,将请求继续传递给下一个函数,无论是返回字符串'nextSuccessor'或者false都只是一个约定,当然在这里我们也可以让函数返回false表示传递请求,选择'nextSuccessor'字符串是因为它看起来更能表达我们的目的,代码如下:

Function.prototype.after = function( fn ){
    var self = this;
    return function(){
        var ret = self.apply( this, arguments );
        if ( ret === 'nextSuccessor' ){
            return fn.apply( this, arguments );
        }
        return ret;
    }
};
var order = order500yuan.after( order200yuan ).after( orderNormal );
order( 1, true, 500 ); // 输出:500元定金预购,得到100优惠券
order( 2, true, 500 ); // 输出:200元定金预购,得到50优惠券
order( 1, false, 500 ); // 输出:普通购买,无优惠券

用AOP来实现职责链既简单又巧妙,但这种把函数叠在一起的方式,同时也叠加了函数的作用域,如果链条太长的话,也会对性能有较大的影响。

小结

在JavaScript开发中,职责链模式是最容易被忽视的模式之一。实际上只要运用得当,职责链模式可以很好地帮助我们管理代码,降低发起请的对象和处理请求的对象之间的耦合性。职责链中的节点数量和顺序是可以自由变化的,我们可以在运行时决定链中包含哪些节点。

无论是作用域链、原型链,还是DOM节点中的事件冒泡,我们都能从中找到职责链模式的影子。职责链模式还可以和组合模式结合在一起,用来连接部件和父部件,或是提高组合对象的效率。学会使用职责链模
式,相信在以后的代码编写中,将会对你大有裨益。

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