(三)设计原则

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@TOC

设计原则

  • 何为“设计”?
  • 五大设计原则
  • 从设计到模式
  • 简介 23 种设计模式

何为“设计”

  • 即按照哪一种思路或者标准来实现功能

  • 功能相同,可以有不同设计方案来实现

  • 伴随着需求增加,设计的作用才能体现出来

按我的理解,通俗来说,设计(仅指编程设计)就是按照哪一种思路或者标准来实现功能。同样的功能,不同的设计思想都能用不同的方式来实现,前期效果可能一样,但是随着产品功能的增加和扩展,设计的作用才会慢慢的显示出来。

结合《UNIX/Linux 设计哲学》中提到的系统设计原则 github.com/wangfupeng1… 。可能有一些会跟传统思想有区别,但是请你重视它们。

  • 准则1:小即是美
  • 准则2:让每个程序只做好一件事
  • 准则3:快速建立原型
  • 准则4:舍弃高效率而取可移植性
  • 准则5:采用纯文本来存储数据
  • 准则6:充分利用软件的杠杆效应(软件复用)
  • 准则7:使用 shell 脚本来提高杠杆效应和可移植性
  • 准则8:避免强制性的用户界面
  • 准则9:让每个程序都称为过滤器
  • 十条小准则
    • 允许用户定制环境
    • 尽量使操作系统内核小而轻量化
    • 使用小写字母并尽量简短
    • 保护树木
    • 沉默是金
    • 并行思考
    • 各部分之和大于整体
    • 寻求 90% 的解决方案
    • 更坏就是更好
    • 层次化思考

无论你现在能否理解以上这些准则,我都希望你每隔一段时间(如半年)都重新自省一下,看自己结合自己的工作经历,是否又加深了这些准则的理解。

PS,这本书推荐大家买来阅读,JD 上已经买不到正版了,其他途径自己去找找吧。我是直接下载了电子版,然后打印出来阅读。


设计原则和设计模式都不难理解,因为:计算机越偏向底层就越简单、执拗、越傻(如必须使用二进制,不使用十进制),因为其本质是电子 + 数学。而越偏向于高层或者表层就要越聪明,越任性(如java语言,设计原则),因为其本质是应对变化和需求。

演示沉默是金 + 让每个程序成为过滤器

在这里插入图片描述

设计原则

S O L(Liskov) I D 五大设计原则

  • S - 单一职责原则
  • O - 开放封闭原则
  • L - 李氏置换原则
  • I - 接口独立原则
  • D - 依赖导致原则

介绍

单一职责原则

  • 一个程序只做好一件事
  • 如果功能过于复杂就拆分开,每个部分保持独立。

开放封闭原则

  • 对修改封闭,对扩展开放
  • 即要设计一种机制,当需求发生变化时,根据这种机制扩展代码,而不是修改原有的代码。原有代码修改要重新测试,多人开发也很容易冲突
  • 这是软件设计的终极目标

李氏置换原则

  • 子类能覆盖父类
  • 父类能出现的地方子类就能出现。
  • JS 中子类继承父类的场景较少,又不是强类型语言,因此体现较少。

接口隔离原则

  • 保持接口的单一独立,避免出现“胖接口”。
  • JS中没有接口(typescript例外),因此体现较少。
  • 类似于单一职责原则,只不过前者说的比较统一,后者是单独对接口的规定。

依赖倒置原则

  • 面向接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。写代码时用到具体类时,不与具体类交互,而与具体类的上层接口交互。
  • 使用方只关注接口而不关注具体类的实现
  • JS中使用较少(没有接口 & 弱类型) 只关注输入输出接口,内部实现不用管

设计原则总结

S O 体现较多,详细介绍 L I D体现较少,但是要了解其用意

举例说明

后三个原则是基于高级面向对象语言语法的(如 java),找不到太合适的例子,就先以常见的 Promise 来解释一下前两个原则S O。

// 加载图片
function loadImg(src) {
    var promise = new Promise(function (resolve, reject) {
        var img = document.createElement('img')
        img.onload = function () {
            resolve(img)
        }
        img.onerror = function () {
            reject('图片加载失败')
        }
        img.src = src
    })
    return promise
}

var src = 'https://www.imooc.com/static/img/index/logo_new.png'
var result = loadImg(src)

result.then(function (img) {
    console.log('img.width', img.width)
    return img
}).then(function (img) {
    console.log('img.height', img.height)
}).catch(function (ex) {
    // 统一捕获异常
    console.log(ex)
})
  • 单一职责原则:每个then中的逻辑只做好一件事,如果要做多个就用多个then
  • 开放封闭原则:如果这个需求要修改,那去扩展then即可,现有的逻辑不用修改,即对扩展开放、对修改封闭

这里引申两点:

  • 其实 S 和 O 是相符现成的,相互依赖
  • 开放封闭原则的好处不止于此,从整个软件开发流程看,减少现有逻辑的更改,也会减少测试的成本

从设计到模式

  • 设计

  • 模式

  • 分开

  • 从设计到模式

“设计”和“模式”应该分开看。“设计”即设计原则、设计思想,“模式”即一些固话了的符合设计原则的既定方式、成型的可套用的模板。先有“设计”后有“模式”,因此应该“从设计到模式”,不能将“设计模式”作为一个词来称呼。

这并不是故意咬文爵字。

(分开之后,你可能会有一种豁然开朗的感觉)

简介 23 种设计模式

以下是所有 23 种设计模式。一些是前端常用且能找到经典使用场景的,一些是不常用或者找不到代表性的使用场景的。根据使用的不同,讲解时也会区分优先级,重点的模式详细讲解。

  • 创建型模式
    • 工厂模式(工厂方法模式,抽象工厂模式,建造者模式)
    • 单例模式
    • 原型模式
  • 结构型模式
    • 适配器模式
    • 装饰器模式
    • 代理模式
    • 外观模式
    • 桥接模式
    • 组合模式
    • 享元模式
  • 行为型模式
    • 策略模式
    • 模板方法模式
    • 观察者模式
    • 迭代器模式
    • 职责连模式
    • 命令模式
    • 备忘录模式
    • 状态模式
    • 访问者模式
    • 中介者模式
    • 解释器模式

分优先级

  • 前端常用设计模式,详讲

  • 前端非常用设计模式,略讲

  • 前端少用设计模式,介绍

接下来说两个问题:

  • 我如何讲解设计模式?
    • 介绍以及举例(生活中易理解的示例)
    • 画 UML 类图写 demo 代码
    • 结合经典应用场景,讲解该设计模式如何被使用(如果该设计模式没有经典应用,就不讲)
  • 你如何学习设计模式?
    • 明白每个设计的目的和道理
    • 通过经典应用体会它的真正使用场景
    • 自己编码时多思考,尽量模仿

最后说明一下。虽然设计模式案例说应该基于 java 学习,因为 java 具有完善的面向对象语言编程的语法。但是现在我们限定的前提环境是前端 JS ,那就不应该再按照 java 的模式去讲解设计模式,否则就是削足适履。

  • JS 和 java 语法不一样;
  • 前端和 java 的应用场景也不同,如前端不会考虑并发、内存泄露

面试题

第一题

打车时,可以打专车或者快车。任何车都有车牌号和名称 不同车价格不同,快车每公里1元,专车每公里2元 行程开始时,显示车辆信息 行程结束时,显示打车金额(假定行程就5公里)

要求: 画出UML类图 用ES6语法写出该示例 在这里插入图片描述

class Car {
    constructor(number, name) {
        this.number = number
        this.name = name
    }
}
class Kuaiche extends Car {
    constructor(number, name) {
        super(number, name)
        this.price = 1
    }
}
class Zhuanche extends Car {
    constructor(number, name) {
        super(number, name)
        this.price = 2
    }
}

class Trip {
    constructor(car) {
        this.car = car
    }
    start() {
        console.log(`行程开始,名称: ${this.car.name}, 车牌号: ${this.car.number}`)
    }
    end() {
        console.log('行程结束,价格: ' + (this.car.price * 5))
    }
}

let car = new Kuaiche(100, '桑塔纳')
let trip = new Trip(car)
trip.start()
trip.end()

第二题

某停车场,分3层,每层100车位 每个车位都能监控到车辆的驶入和离开 车辆进入前,显示每层的空余车位数量 车辆进入时,摄像头可识别车牌号和时间 车辆出来时,出口显示器显示车牌号和停车时长 在这里插入图片描述

// 车
class Car {
    constructor(num) {
        this.num = num
    }
}

// 入口摄像头
class Camera {
    shot(car) {
        return {
            num: car.num,
            inTime: Date.now()
        }
    }
}

// 出口显示器
class Screen {
    show(car, inTime) {
        console.log('车牌号', car.num)
        console.log('停车时间', Date.now() - inTime)
    }
}

// 停车场
class Park {
    constructor(floors) {
        this.floors = floors || []
        this.camera = new Camera()
        this.screen = new Screen()
        this.carList = {}
    }
    in(car) {
        // 获取摄像头的信息:号码 时间
        const info = this.camera.shot(car)
        // 停到某个车位
        const i = parseInt(Math.random() * 100 % 100)
        const place = this.floors[0].places[i]
        place.in()
        info.place = place
        // 记录信息
        this.carList[car.num] = info
    }
    out(car) {
        // 获取信息
        const info = this.carList[car.num]
        const place = info.place
        place.out()

        // 显示时间
        this.screen.show(car, info.inTime)

        // 删除信息存储
        delete this.carList[car.num]
    }
    emptyNum() {
        return this.floors.map(floor => {
            return `${floor.index} 层还有 ${floor.emptyPlaceNum()} 个车位`
        }).join('\n')
    }
}

// 层
class Floor {
    constructor(index, places) {
        this.index = index
        this.places = places || []
    }
    emptyPlaceNum() {
        let num = 0
        this.places.forEach(p => {
            if (p.empty) {
                num = num + 1
            }
        })
        return num
    }
}

// 车位
class Place {
    constructor() {
        this.empty = true
    }
    in() {
        this.empty = false
    }
    out() {
        this.empty = true
    }
}

// 测试代码------------------------------
// 初始化停车场
const floors = []
for (let i = 0; i < 3; i++) {
    const places = []
    for (let j = 0; j < 100; j++) {
        places[j] = new Place()
    }
    floors[i] = new Floor(i + 1, places)
}
const park = new Park(floors)

// 初始化车辆
const car1 = new Car('A1')
const car2 = new Car('A2')
const car3 = new Car('A3')

console.log('第一辆车进入')
console.log(park.emptyNum())
park.in(car1)
console.log('第二辆车进入')
console.log(park.emptyNum())
park.in(car2)
console.log('第一辆车离开')
park.out(car1)
console.log('第二辆车离开')
park.out(car2)

console.log('第三辆车进入')
console.log(park.emptyNum())
park.in(car3)
console.log('第三辆车离开')
park.out(car3)