深入理解JavaScript系列(3):全面解析Module模式

Module模式是JavaScript编程中一个非常通用的模式,一般情况下,大家都知道基本用法,本文尝试着给大家更多该模式的高级使用方式。 首先我们来看看Module模式的基本特征: 模块化,可重用 封装了变量和function,和全局的namaspace不接触,松耦合 只暴露可用public的方法,其它私有方法全部隐藏 关于Module模式,最早是由YUI的成员Eric Miraglia在4年前提出了这个概念,我们将从一个简单的例子来解释一下基本的用法(如果你已经非常熟悉了

基本用法

先看一下最简单的一个实现,代码如下:

var Calculator = function (eq) {
    //这里可以声明私有成员

    var eqCtl = document.getElementById(eq);

    return {
        // 暴露公开的成员
        add: function (x, y) {
            var val = x + y;
            eqCtl.innerHTML = val;
        }
    };
};

我们可以通过如下的方式来调用:

var calculator = new Calculator('eq');
calculator.add(2, 2);

大家可能看到了,每次用的时候都要new一下,也就是说每个实例在内存里都是一份copy,如果你不需要传参数或者没有一些特殊苛刻的要求的话,我 们可以在最后一个}后面加上一个括号,来达到自执行的目的,这样该实例在内存中只会存在一份copy,不过在展示他的优点之前,我们还是先来看看这个模式 的基本使用方法吧。

匿名闭包

匿名闭包是让一切成为可能的基础,而这也是JavaScript最好的特性,我们来创建一个最简单的闭包函数,函数内部的代码一直存在于闭包内,在整个运行周期内,该闭包都保证了内部的代码处于私有状态。

(function () {
    // ... 所有的变量和function都在这里声明,并且作用域也只能在这个匿名闭包里
    // ...但是这里的代码依然可以访问外部全局的对象
}());

注意,匿名函数后面的括号,这是JavaScript语言所要求的,因为如果你不声明的话,JavaScript解释器默认是声明一个function函数,有括号,就是创建一个函数表达式,也就是自执行,用的时候不用和上面那样在new了,当然你也可以这样来声明:

(function () {/* 内部代码 */})();

不过我们推荐使用第一种方式,关于函数自执行,我后面会有专门一篇文章进行详解,这里就不多说了。

引用全局变量

JavaScript有一个特性叫做隐式全局变量,不管一个变量有没有用过,JavaScript解释器反向遍历作用域链来查找整个变量的var声 明,如果没有找到var,解释器则假定该变量是全局变量,如果该变量用于了赋值操作的话,之前如果不存在的话,解释器则会自动创建它,这就是说在匿名闭包 里使用或创建全局变量非常容易,不过比较困难的是,代码比较难管理,尤其是阅读代码的人看着很多区分哪些变量是全局的,哪些是局部的。

不过,好在在匿名函数里我们可以提供一个比较简单的替代方案,我们可以将全局变量当成一个参数传入到匿名函数然后使用,相比隐式全局变量,它又清晰又快,我们来看一个例子:

(function ($, YAHOO) {
    // 这里,我们的代码就可以使用全局的jQuery对象了,YAHOO也是一样
} (jQuery, YAHOO));


现在很多类库里都有这种使用方式,比如jQuery源码。

不过,有时候可能不仅仅要使用全局变量,而是也想声明全局变量,如何做呢?我们可以通过匿名函数的返回值来返回这个全局变量,这也就是一个基本的Module模式,来看一个完整的代码:

var blogModule = (function () {
    var my = {}, privateName = "博客园";

    function privateAddTopic(data) {
        // 这里是内部处理代码
    }

    my.Name = privateName;
    my.AddTopic = function (data) {
        privateAddTopic(data);
    };

    return my;
} ());

上面的代码声明了一个全局变量blogModule,并且带有2个可访问的属性:blogModule.AddTopic和 blogModule.Name,除此之外,其它代码都在匿名函数的闭包里保持着私有状态。同时根据上面传入全局变量的例子,我们也可以很方便地传入其它 的全局变量。
 

高级用法

上面的内容对大多数用户已经很足够了,但我们还可以基于此模式延伸出更强大,易于扩展的结构,让我们一个一个来看。

扩展

Module模式的一个限制就是所有的代码都要写在一个文件,但是在一些大型项目里,将一个功能分离成多个文件是非常重要的,因为可以多人合作易于 开发。再回头看看上面的全局参数导入例子,我们能否把blogModule自身传进去呢?答案是肯定的,我们先将blogModule传进去,添加一个函 数属性,然后再返回就达到了我们所说的目的,上代码:

var blogModule = (function (my) {
    my.AddPhoto = function () {
        //添加内部代码  
    };
    return my;
} (blogModule)); 

这段代码,看起来是不是有C#里扩展方法的感觉?有点类似,但本质不一样哦。同时尽管var不是必须的,但为了确保一致,我们再次使用了它,代码执行以后,blogModule下的AddPhoto就可以使用了,同时匿名函数内部的代码也依然保证了私密性和内部状态。

松耦合扩展

上面的代码尽管可以执行,但是必须先声明blogModule,然后再执行上面的扩展代码,也就是说步骤不能乱,怎么解决这个问题呢?我们来回想一下,我们平时声明变量的都是都是这样的:

var cnblogs = cnblogs || {} ;

这是确保cnblogs对象,在存在的时候直接用,不存在的时候直接赋值为{},我们来看看如何利用这个特性来实现Module模式的任意加载顺序:

var blogModule = (function (my) {

    // 添加一些功能   
    
    return my;
} (blogModule || {}));  

通过这样的代码,每个单独分离的文件都保证这个结构,那么我们就可以实现任意顺序的加载,所以,这个时候的var就是必须要声明的,因为不声明,其它文件读取不到哦。

紧耦合扩展

虽然松耦合扩展很牛叉了,但是可能也会存在一些限制,比如你没办法重写你的一些属性或者函数,也不能在初始化的时候就是用Module的属性。紧耦合扩展限制了加载顺序,但是提供了我们重载的机会,看如下例子:

var blogModule = (function (my) {
    var oldAddPhotoMethod = my.AddPhoto;

    my.AddPhoto = function () {
        // 重载方法,依然可通过oldAddPhotoMethod调用旧的方法
    };

    return my;
} (blogModule));

通过这种方式,我们达到了重载的目的,当然如果你想在继续在内部使用原有的属性,你可以调用oldAddPhotoMethod来用。

克隆与继承

var blogModule = (function (old) {
    var my = {},
        key;

    for (key in old) {
        if (old.hasOwnProperty(key)) {
            my[key] = old[key];
        }
    }

    var oldAddPhotoMethod = old.AddPhoto;
    my.AddPhoto = function () {
        // 克隆以后,进行了重写,当然也可以继续调用oldAddPhotoMethod
    };

    return my;
} (blogModule));

这种方式灵活是灵活,但是也需要花费灵活的代价,其实该对象的属性对象或function根本没有被复制,只是对同一个对象多了一种引用而已,所以 如果老对象去改变它,那克隆以后的对象所拥有的属性或function函数也会被改变,解决这个问题,我们就得是用递归,但递归对function函数的 赋值也不好用,所以我们在递归的时候eval相应的function。不管怎么样,我还是把这一个方式放在这个帖子里了,大家使用的时候注意一下就行了。

跨文件共享私有对象

通过上面的例子,我们知道,如果一个module分割到多个文件的话,每个文件需要保证一样的结构,也就是说每个文件匿名函数里的私有对象都不能交叉访问,那如果我们非要使用,那怎么办呢? 我们先看一段代码:

var blogModule = (function (my) {
    var _private = my._private = my._private || {},
        
        _seal = my._seal = my._seal || function () {
            delete my._private;
            delete my._seal;
            delete my._unseal;
            
        },
        
        _unseal = my._unseal = my._unseal || function () {
            my._private = _private;
            my._seal = _seal;
            my._unseal = _unseal;
        };
        
    return my;
} (blogModule || {}));

任何文件都可以对他们的局部变量_private设属性,并且设置对其他的文件也立即生效。一旦这个模块加载结束,应用会调用 blogModule._seal()"上锁",这会阻止外部接入内部的_private。如果这个模块需要再次增生,应用的生命周期内,任何文件都可以 调用_unseal() ”开锁”,然后再加载新文件。加载后再次调用 _seal()”上锁”。

子模块

最后一个也是最简单的使用方式,那就是创建子模块

blogModule.CommentSubModule = (function () {
    var my = {};
    // ...

    return my;
} ());

尽管非常简单,我还是把它放进来了,因为我想说明的是子模块也具有一般模块所有的高级使用方式,也就是说你可以对任意子模块再次使用上面的一些应用方法。
 

总结

上面的大部分方式都可以互相组合使用的,一般来说如果要设计系统,可能会用到松耦合扩展,私有状态和子模块这样的方式。另外,我这里没有提到性能问 题,但我认为Module模式效率高,代码少,加载速度快。使用松耦合扩展允许并行加载,这更可以提升下载速度。不过初始化时间可能要慢一些,但是为了使 用好的模式,这是值得的。

参考文章:

http://yuiblog.com/blog/2007/06/12/module-pattern/
http://www.adequatelygood.com/2010/3/JavaScript-Module-Pattern-In-Depth