前言

《設(shè)計(jì)模式》一書(shū)自1995年成書(shū)一來(lái)，一直是程序員談?wù)摰摹案叨恕痹掝}之一。許多程序員從設(shè)計(jì)模式中學(xué)到了設(shè)計(jì)軟件的靈感，或者找到了問(wèn)題的解決方案。在社區(qū)中，既有人對(duì)模式無(wú)比崇拜，也有人對(duì)模式充滿誤解。有些程序員把設(shè)計(jì)模式視為圣經(jīng)，唯模式至上；有些人卻認(rèn)為設(shè)計(jì)模式只在C++或者Java中有用武之地，JavaScript這種動(dòng)態(tài)語(yǔ)言根本就沒(méi)有設(shè)計(jì)模式一說(shuō)。

那么，在進(jìn)入設(shè)計(jì)模式的學(xué)習(xí)之前，我們最好還是從模式的起源說(shuō)起，分別聽(tīng)聽(tīng)這些不同的聲音。

設(shè)計(jì)模式并非是軟件開(kāi)發(fā)的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。實(shí)際上，“模式”最早誕生于建筑學(xué)。20世紀(jì)70年代，哈佛大學(xué)建筑學(xué)博士Christopher Alexander和他的研究團(tuán)隊(duì)花了約20年的時(shí)間，研究了為解決同一個(gè)問(wèn)題而設(shè)計(jì)出的不同建筑結(jié)構(gòu)，從中發(fā)現(xiàn)了那些高質(zhì)量設(shè)計(jì)中的相似性，并且用“模式”來(lái)指代這種相似性。

受Christopher Alexander工作的啟發(fā)，Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides四人（人稱Gang Of Four , GoF）把這種“模式”觀點(diǎn)應(yīng)用于面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)中，并且總結(jié)了23種常見(jiàn)的軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)模式，錄入《設(shè)計(jì)模式：可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》一書(shū)。

設(shè)計(jì)模式的定義是：在面向?qū)ο筌浖O(shè)計(jì)過(guò)程中針對(duì)特定問(wèn)題的簡(jiǎn)潔而優(yōu)雅的解決方案。

通俗一點(diǎn)說(shuō)，設(shè)計(jì)模式是在某種場(chǎng)合下對(duì)某個(gè)問(wèn)題的一種解決方案。如果再通俗一點(diǎn)說(shuō)，設(shè)計(jì)模式就是給面向?qū)ο筌浖_(kāi)發(fā)中的一些好的設(shè)計(jì)取個(gè)名字。

GoF成員之一John Vlissides在他的另一本關(guān)于設(shè)計(jì)模式的著作《設(shè)計(jì)模式沉思錄》中寫(xiě)過(guò)這樣一段話：

設(shè)想有一個(gè)電子愛(ài)好者，雖然他沒(méi)有經(jīng)過(guò)正規(guī)的培訓(xùn)，但是卻日積月累地設(shè)計(jì)并制造出許多有用的電子設(shè)備：業(yè)余無(wú)線電、蓋革計(jì)數(shù)器、報(bào)警器等。有一天這個(gè)愛(ài)好者決定重新回到學(xué)校去攻讀電子學(xué)學(xué)位，來(lái)讓自己的才能得到真實(shí)的認(rèn)可。隨著課程的展開(kāi)，這個(gè)愛(ài)好者突然發(fā)現(xiàn)課程內(nèi)容都似曾相識(shí)。似曾相識(shí)的并不是術(shù)語(yǔ)或者表述的方式，而是背后的概念。這個(gè)愛(ài)好者不斷學(xué)到一些名稱和原理，雖然這些名稱和原理原來(lái)他不知道，但事實(shí)上他多年來(lái)一直都在使用。整個(gè)過(guò)程只不過(guò)是一個(gè)接一個(gè)的頓悟。

軟件開(kāi)發(fā)中的設(shè)計(jì)也是如此。這些“好的設(shè)計(jì)”并不是GoF發(fā)明的，而是早已存在于軟件開(kāi)發(fā)中。一個(gè)稍有經(jīng)驗(yàn)的程序員也許在不知不覺(jué)中數(shù)次使用過(guò)這些設(shè)計(jì)模式。GoF最大的功績(jī)是把這些“好的設(shè)計(jì)”從浩瀚的面向?qū)ο笫澜缰刑暨x出來(lái)，并且給予它們一個(gè)好聽(tīng)又好記的名字。

那么，給模式一個(gè)名字有什么意義呢？上述故事中的電子愛(ài)好者在未進(jìn)入學(xué)校之前，一點(diǎn)都不知道這些關(guān)于電器的概念有一些特定的名稱，但這不妨礙他制造出一些電子設(shè)備。

實(shí)際上給“模式”取名的意義非常重要。人類(lèi)可以走到生物鏈頂端的前兩個(gè)原因分別是會(huì)“使用名字”和“使用工具”。在軟件設(shè)計(jì)中，一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案有了名字之后，才能被更好地傳播，人們才有更多的機(jī)會(huì)去分享和學(xué)習(xí)它們。

也許這個(gè)小故事可以說(shuō)明名字對(duì)于模式的重要性：假設(shè)你是一名足球教練，正在球場(chǎng)邊指揮一場(chǎng)足球賽。通過(guò)一段時(shí)間的觀察后，發(fā)現(xiàn)對(duì)方的后衛(wèi)技術(shù)精湛，身體強(qiáng)壯，但邊后衛(wèi)速度較慢，中后衛(wèi)身高和頭球都非常一般。于是你在場(chǎng)邊大聲指揮隊(duì)員：“用速度突破對(duì)方邊后衛(wèi)之后，往球門(mén)方向踢出高球，中路接應(yīng)隊(duì)員搶點(diǎn)頭球攻門(mén)。”

在機(jī)會(huì)稍縱即逝的足球場(chǎng)上，教練這樣費(fèi)盡口舌地指揮隊(duì)員比賽無(wú)疑是荒謬的。實(shí)際上這種戰(zhàn)術(shù)有一個(gè)名字叫作“下底傳中”。正因?yàn)閼?zhàn)術(shù)有了對(duì)應(yīng)的名字，在球場(chǎng)上教練可以很方便地和球員交流。“下底傳中”這種戰(zhàn)術(shù)即是足球場(chǎng)上的一種“模式”。

在軟件設(shè)計(jì)中亦是如此。我們都知道設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)非常重要。也許我們都有過(guò)這種感覺(jué)：這個(gè)問(wèn)題發(fā)生的場(chǎng)景似曾相識(shí)，以前我遇到并解決過(guò)這個(gè)問(wèn)題，但是我不知道怎么跟別人去描述它。我們非常希望給這個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)的場(chǎng)景和解決方案取一個(gè)統(tǒng)一的名字，當(dāng)別人聽(tīng)到這個(gè)名字的時(shí)候，便知道我想表達(dá)什么。比如一個(gè)JavaScript新手今天學(xué)會(huì)了編寫(xiě)each函數(shù)，each函數(shù)用來(lái)迭代一個(gè)數(shù)組。他很難想到這個(gè)each函數(shù)其實(shí)就是迭代器模式。于是他向別人描述這個(gè)函數(shù)結(jié)構(gòu)和意圖的時(shí)候會(huì)遇到困難，而一旦大家對(duì)迭代器模式這個(gè)名字達(dá)成了共識(shí)，剩下的交流便是自然而然的事情。

學(xué)習(xí)模式的作用

小說(shuō)家很少?gòu)念^開(kāi)始設(shè)計(jì)劇情，足球教練也很少?gòu)念^開(kāi)始發(fā)明戰(zhàn)術(shù)，他們總是沿襲一些已經(jīng)存在的模式。當(dāng)足球教練看到對(duì)方邊后衛(wèi)速度慢，中后衛(wèi)身高矮時(shí)，自然會(huì)想到“下底傳中”這種模式。

同樣，在軟件設(shè)計(jì)中，模式是一些經(jīng)過(guò)了大量實(shí)際項(xiàng)目驗(yàn)證的優(yōu)秀解決方案。熟悉這些模式的程序員，對(duì)某些模式的理解也許形成了條件反射。當(dāng)合適的場(chǎng)景出現(xiàn)時(shí)，他們可以很快地找到某種模式作為解決方案。

比如，當(dāng)他們看到系統(tǒng)中存在一些大量的相似對(duì)象，這些對(duì)象給系統(tǒng)的內(nèi)存帶來(lái)了較大的負(fù)擔(dān)。如果他們熟悉享元模式，那么第一時(shí)間就可以想到用享元模式來(lái)優(yōu)化這個(gè)系統(tǒng)。再比如，系統(tǒng)中某個(gè)接口的結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能符合目前的需求，但他們又不想去改動(dòng)這個(gè)被灰塵遮住的老接口，一個(gè)熟悉模式的程序員將很快地找到適配器模式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

如果我們還沒(méi)有學(xué)習(xí)全部的模式，當(dāng)遇到一個(gè)問(wèn)題時(shí)，我們冥冥之中覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)的幾率很高，說(shuō)不定別人也遇到過(guò)同樣的問(wèn)題，并且已經(jīng)把它整理成了模式，提供了一種通用的解決方案。這時(shí)候去翻翻《設(shè)計(jì)模式》這本書(shū)也許就會(huì)有意外的收獲。

模式在不同語(yǔ)言之間的區(qū)別

《設(shè)計(jì)模式》一書(shū)的副標(biāo)題是“可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)”。《設(shè)計(jì)模式》這本書(shū)完全是從面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的角度出發(fā)的，通過(guò)對(duì)封裝、繼承、多態(tài)、組合等技術(shù)的反復(fù)使用，提煉出一些可重復(fù)使用的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)技巧。所以有一種說(shuō)法是設(shè)計(jì)模式僅僅是就面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言而言的。

《設(shè)計(jì)模式》最初講的確實(shí)是靜態(tài)類(lèi)型語(yǔ)言中的設(shè)計(jì)模式，原書(shū)大部分代碼由C++寫(xiě)成，但設(shè)計(jì)模式實(shí)際上是解決某些問(wèn)題的一種思想，與具體使用的語(yǔ)言無(wú)關(guān)。模式社區(qū)和語(yǔ)言一直都在發(fā)展，如今，除了主流的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，函數(shù)式語(yǔ)言的發(fā)展也非常迅猛。在函數(shù)式或者其他編程范型的語(yǔ)言中，設(shè)計(jì)模式依然存在。

人類(lèi)飛上天空需要借助飛機(jī)等工具，而鳥(niǎo)兒天生就有翅膀。在Dota游戲里，牛頭人的人生目標(biāo)是買(mǎi)一把跳刀（跳刀可以使用跳躍技能），而敵法師天生就有跳躍技能。因?yàn)檎Z(yǔ)言的不同，一些設(shè)計(jì)模式在另外一些語(yǔ)言中的實(shí)現(xiàn)也許跟我們?cè)凇对O(shè)計(jì)模式》一書(shū)中看到的大相徑庭，這一點(diǎn)也不令人意外。

Google的研究總監(jiān)Peter Norvig早在1996年一篇名為“動(dòng)態(tài)語(yǔ)言設(shè)計(jì)模式”的演講中，就指出了GoF所提出的23種設(shè)計(jì)模式，其中有16種在Lisp語(yǔ)言中已經(jīng)是天然的實(shí)現(xiàn)。比如，Command模式在Java中需要一個(gè)命令類(lèi)，一個(gè)接收者類(lèi)，一個(gè)調(diào)用者類(lèi)。Command模式把運(yùn)算塊封裝在命令對(duì)象的方法內(nèi)，成為該對(duì)象的行為，并把命令對(duì)象四處傳遞。但在Lisp或者JavaScript這些把函數(shù)當(dāng)作一等對(duì)象的語(yǔ)言中，函數(shù)便能封裝運(yùn)算塊，并且函數(shù)可以被當(dāng)成對(duì)象一樣四處傳遞，這樣一來(lái)，命令模式在Lisp或者JavaScript中就成為了一種隱形的模式。

在Java這種靜態(tài)編譯型語(yǔ)言中，無(wú)法動(dòng)態(tài)地給已存在的對(duì)象添加職責(zé)，所以一般通過(guò)包裝類(lèi)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)裝飾者模式。但在JavaScript這種動(dòng)態(tài)解釋型語(yǔ)言中，給對(duì)象動(dòng)態(tài)添加職責(zé)是再簡(jiǎn)單不過(guò)的事情。這就造成了JavaScript語(yǔ)言的裝飾者模式不再關(guān)注于給對(duì)象動(dòng)態(tài)添加職責(zé)，而是關(guān)注于給函數(shù)動(dòng)態(tài)添加職責(zé)。

設(shè)計(jì)模式的適用性

設(shè)計(jì)模式被一些人認(rèn)為只是夸夸其談的東西，這些人認(rèn)為設(shè)計(jì)模式并沒(méi)有多大用途。畢竟我們用普通的方法就能解決的問(wèn)題，使用設(shè)計(jì)模式可能會(huì)增加復(fù)雜度，或帶來(lái)一些額外的代碼。如果對(duì)一些設(shè)計(jì)模式使用不當(dāng)，事情還可能變得更糟。

從某些角度來(lái)看，設(shè)計(jì)模式確實(shí)有可能帶來(lái)代碼量的增加，或許也會(huì)把系統(tǒng)的邏輯搞得更復(fù)雜。但軟件開(kāi)發(fā)的成本并非全部在開(kāi)發(fā)階段，設(shè)計(jì)模式的作用是讓人們寫(xiě)出可復(fù)用和可維護(hù)性高的程序。假設(shè)有一個(gè)空房間，我們要日復(fù)一日地往里面放一些東西。最簡(jiǎn)單的辦法當(dāng)然是把這些東西直接扔進(jìn)去，但是時(shí)間久了，就會(huì)發(fā)現(xiàn)很難從這個(gè)房子里找到自己想要的東西，要調(diào)整某幾樣?xùn)|西的位置也不容易。所以在房間里做一些柜子也許是個(gè)更好的選擇，雖然柜子會(huì)增加我們的成本，但它可以在維護(hù)階段為我們帶來(lái)好處。使用這些柜子存放東西的規(guī)則，或許就是一種模式。

所有設(shè)計(jì)模式的實(shí)現(xiàn)都遵循一條原則，即“找出程序中變化的地方，并將變化封裝起來(lái)”。一個(gè)程序的設(shè)計(jì)總是可以分為可變的部分和不變的部分。當(dāng)我們找出可變的部分，并且把這些部分封裝起來(lái)，那么剩下的就是不變和穩(wěn)定的部分。這些不變和穩(wěn)定的部分是非常容易復(fù)用的。這也是設(shè)計(jì)模式為什么描寫(xiě)的是可復(fù)用面向?qū)ο筌浖A(chǔ)的原因。

設(shè)計(jì)模式被人誤解的一個(gè)重要原因是人們對(duì)它的誤用和濫用，比如將一些模式用在了錯(cuò)誤的場(chǎng)景中，或者說(shuō)在不該使用模式的地方刻意使用模式。特別是初學(xué)者在剛學(xué)會(huì)使用一個(gè)模式時(shí)，恨不得把所有的代碼都用這個(gè)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。錘子理論在這里體現(xiàn)得很明顯：當(dāng)我們有了一把錘子，看什么都是釘子。拿足球比賽的例子來(lái)說(shuō)，我們的目標(biāo)只是進(jìn)球，“下底傳中”這種“模式”僅僅是達(dá)到進(jìn)球目標(biāo)的一種手段。當(dāng)我們面臨密集防守時(shí)，下底傳中或許是一種好的選擇；但如果我們的球員獲得了一個(gè)直接面對(duì)對(duì)方守門(mén)員的單刀機(jī)會(huì)，那么是否還要把球先傳向邊路隊(duì)友，再由邊路隊(duì)友來(lái)一個(gè)邊路傳中呢？答案是顯而易見(jiàn)的，模式應(yīng)該用在正確的地方。而哪些才算正確的地方，只有在我們深刻理解了模式的意圖之后，再結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際場(chǎng)景才會(huì)知道。

分辨模式的關(guān)鍵是意圖而不是結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)模式的學(xué)習(xí)中，有人經(jīng)常發(fā)出這樣的疑問(wèn)：代理模式和裝飾者模式，策略模式和狀態(tài)模式，策略模式和智能命令模式，這些模式的類(lèi)圖看起來(lái)幾乎一模一樣，它們到底有什么區(qū)別？

實(shí)際上這種情況是普遍存在的，許多模式的類(lèi)圖看起來(lái)都差不多，模式只有放在具體的環(huán)境下才有意義。比如我們的手機(jī)，把它當(dāng)電話的時(shí)候，它就是電話；把它當(dāng)鬧鐘的時(shí)候，它就是鬧鐘；用它玩游戲的時(shí)候，它就是游戲機(jī)。我看到有人手中拿著iPhone18，但那實(shí)際上可能只是一個(gè)吹風(fēng)機(jī)。有很多模式的類(lèi)圖和結(jié)構(gòu)確實(shí)很相似，但這不太重要，辨別模式的關(guān)鍵是這個(gè)模式出現(xiàn)的場(chǎng)景，以及為我們解決了什么問(wèn)題。

對(duì)JavaScript設(shè)計(jì)模式的誤解

雖然JavaScript是一門(mén)完全面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，但在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，JavaScript在人們的印象中只是用來(lái)驗(yàn)證表單，或者完成一些簡(jiǎn)單動(dòng)畫(huà)特效的腳本語(yǔ)言。在JavaScript語(yǔ)言上運(yùn)用設(shè)計(jì)模式難免顯得小題大做。但目前JavaScript已成為最流行的語(yǔ)言之一，在許多大型Web項(xiàng)目中，JavaScript代碼的數(shù)量已經(jīng)非常多了。我們絕對(duì)有必要把一些優(yōu)秀的設(shè)計(jì)模式借鑒到JavaScript這門(mén)語(yǔ)言中。許多優(yōu)秀的JavaScript開(kāi)源框架也運(yùn)用了不少設(shè)計(jì)模式。

JavaScript設(shè)計(jì)模式的社區(qū)目前還幾乎是一片荒漠。網(wǎng)絡(luò)上有一些討論JavaScript設(shè)計(jì)模式的資料和文章，但這些資料和文章大多都存在兩個(gè)問(wèn)題。

第一個(gè)問(wèn)題是習(xí)慣把靜態(tài)類(lèi)型語(yǔ)言的設(shè)計(jì)模式照搬到JavaScript中，比如有人為了模擬JavaScript版本的工廠方法（Factory Method）模式，而生硬地把創(chuàng)建對(duì)象的步驟延遲到子類(lèi)中。實(shí)際上，在Java等靜態(tài)類(lèi)型語(yǔ)言中，讓子類(lèi)來(lái)“決定”創(chuàng)建何種對(duì)象的原因是為了讓程序迎合依賴倒置原則（DIP）。在這些語(yǔ)言中創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，先解開(kāi)對(duì)象類(lèi)型之間的耦合關(guān)系非常重要，這樣才有機(jī)會(huì)在將來(lái)讓對(duì)象表現(xiàn)出多態(tài)性。

而在JavaScript這種類(lèi)型模糊的語(yǔ)言中，對(duì)象多態(tài)性是天生的，一個(gè)變量既可以指向一個(gè)類(lèi)，又可以隨時(shí)指向另外一個(gè)類(lèi)。JavaScript不存在類(lèi)型耦合的問(wèn)題，自然也沒(méi)有必要刻意去把對(duì)象“延遲”到子類(lèi)創(chuàng)建，也就是說(shuō)，JavaScript實(shí)際上是不需要工廠方法模式的。模式的存在首先是能為我們解決什么問(wèn)題，這種牽強(qiáng)的模擬只會(huì)讓人覺(jué)得設(shè)計(jì)模式既難懂又沒(méi)什么用處。

另一個(gè)問(wèn)題是習(xí)慣根據(jù)模式的名字去臆測(cè)該模式的一切。比如命令模式本意是把請(qǐng)求封裝到對(duì)象中，利用命令模式可以解開(kāi)請(qǐng)求發(fā)送者和請(qǐng)求接受者之間的耦合關(guān)系。但命令模式經(jīng)常被人誤解為只是一個(gè)名為execute的普通方法調(diào)用。這個(gè)方法除了叫作execute之外，其實(shí)并沒(méi)有看出其他用處。所以許多人會(huì)誤會(huì)命令模式的意圖，以為它其實(shí)沒(méi)什么用處，從而聯(lián)想到其他設(shè)計(jì)模式也沒(méi)有用處。

這些誤解都影響了設(shè)計(jì)模式在JavaScript語(yǔ)言中的發(fā)展。

模式的發(fā)展

前面說(shuō)過(guò)，模式的社區(qū)一直在發(fā)展。GoF在1995年提出了23種設(shè)計(jì)模式。但模式不僅僅局限于這23種。在近20年的時(shí)間里，也許有更多的模式已經(jīng)被人發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了出來(lái)。比如一些JavaScript圖書(shū)中會(huì)提到模塊模式、沙箱模式等。這些“模式”能否被世人公認(rèn)并流傳下來(lái)，還有待時(shí)間驗(yàn)證。不過(guò)某種解決方案要成為一種模式，還是有幾個(gè)原則要遵守的。這幾個(gè)原則即是“再現(xiàn)”“教學(xué)”和“能夠以一個(gè)名字來(lái)描述這種模式”。

不管怎樣，在一些模式被公認(rèn)并流行起來(lái)之前，需要慎重地冠之以某種模式的名稱。否則模式也許很容易泛濫，導(dǎo)致人人都在發(fā)明模式，這反而增加了交流的難度。說(shuō)不準(zhǔn)哪天我們就能聽(tīng)到有人說(shuō)全局變量模式、加模式、減模式等。

在《設(shè)計(jì)模式》出版后的近20年里，也出現(xiàn)了另外一批講述設(shè)計(jì)模式的優(yōu)秀讀物。其中許多都獲得過(guò)Jolt大獎(jiǎng)。數(shù)不清的程序員從設(shè)計(jì)模式中獲益，也許是改善了自己編寫(xiě)的某個(gè)軟件，也許是從設(shè)計(jì)模式的學(xué)習(xí)中更好地理解了面向?qū)ο缶幊趟枷搿o(wú)論如何，相信對(duì)我們這些大多數(shù)的普通程序員來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式并沒(méi)有壞處，相反，你會(huì)在模式的學(xué)習(xí)過(guò)程中受益匪淺。