想写好前端,先练好内功

作者: andy 分类: web技术 发布时间: 2019-03-25 11:31

前言

最近的将夜了解一下,修行者五个阶段。今日早读文章由@ES2049 Studio分享。

正文从这开始~~

封不平听在耳里,暗叫:“到这地步,我再能隐藏甚么?”仰天一声清啸,斜行而前,长剑横削直击,迅捷无比,未到五六招,剑势中已发出隐隐风声。他出剑越来越快,风声也是渐响,剑锋上所发出的一股劲气渐渐扩展,旁观众人只觉寒气逼人,脸上、手上被疾风刮得隐隐生疼,不由自主的后退,围在相斗两人身周的圈子渐渐扩大,竟有四五丈方圆。泰山派的一个道士在旁说道:“气宗的徒儿剑法高,剑宗的师叔内力强,这到底怎么搞的?华山派的气宗、剑宗,这可不是颠倒来玩了么?

《笑傲江湖》中的“剑宗余孽”封不平本想仗着有嵩山派撑腰,一举夺了华山掌门宝座。可打了半天剑法上占不了便宜,最后只能使出“狂风快剑”,企图以内力取胜。可见,任何高明武功若无内功心法相辅,也是徒劳无功。

说回前端,如今的前端技术栈就如同武侠小说中的江湖一样,各门各派自成一体,可谓“百花齐放”、“百家争鸣”。

这边 React 、Vue 、AngularJS 、JQuery 谁还都谈不上能一统江湖。“武林新贵” Flux 、Redux 、Mobx 们已经忙着争夺谁是数据流框架老大。Native 端 RN 刚偃旗息鼓,Weex 就大有“ I’m the everywhere ”之势。连备受争议的 GraphQL 内部都还有 Apollo、Relay 掐来掐去。

常听到身边的前端工程师抱怨,上周刚发布的 XXX 新版本文档还没看,今天 YYY 公司又发布了新框架,到底先学哪个?其实,无论是哪种框架哪项技术都是解决实际业务需求的手段、方法,和武林中各门各派的武功招式是一样的,各有所长,各有各的独到之处。

我们学习技术,除了了解具体使用方法,还需要掌握技术背后的设计理念和工程思想,这些背后的东西是我们技术选型的依据,是架构设计的基础,是软件系统的灵魂。这就好比是的武功中“内功心法”催动拳脚刀枪,一招一式,虎虎生风,纵有大敌当前,亦是淡然自若。

接下来分别谈一下三种工程思想,分别是:“开闭原则”、“函数式编程”和“消息机制”,这三种工程思想在后端开发中均有广泛的使用,容易被大家忽略的是目前很多前端技术框架也应用了这三种思想,以下结合具体案例分析,希望能够帮助大家加深对技术本身的理解。

开闭原则

说到面向对象设计,大部分人脑海中闪过的恐怕都是“23种设计模式”。设计模式代表的是业务场景中总结出的最佳实现方式,属于实践的范畴,在其之上是更为重要的“SOLID”五大原则:

  • Single Responsibility Principle 单一责任原则
  • The Open Closed Principle 开放封闭原则
  • The Liskov Substitution Principle 里氏替换原则
  • The Dependency Inversion Principle 依赖倒置原则
  • The Interface Segregation Principle 接口分离原则

SOLID 五大原则的出发点也是软件工程的终极目标:“高内聚、低耦合”。在后端开发中运用最多的是“依赖倒置原则”,与其相关的设计模式大约有5-6个。如下图所示:

【第1477期】想写好前端,先练好内功

上图也可以理解为从抽象概念到具体实践的逐步演进。

在前端技术框架中,运用最多的是“开放封闭原则”,我们先来看一下这条原则是怎么定义的:

A software artifact should be open for extension but closed for modification.

翻译过来就是:软件系统应当对扩展开放,对修改封闭(感觉像没说)。这里举一个简单的例子来说明开闭原则,先帮助大家理解概念:

public abstract class Shape
{
   
public abstract double Area();    
}
public class Rectangle: Shape
{
   
public double Width { get; set;}
   
public double Height { get; set;}
   
public override double Area()
   
{
       
return Width*Height'
   } } public class Circle: Shape {    public double Radius { get; set}    public override double Area()    {        return Radius*Radius*PI;    } } public double Area(Shape [] shapes) {    doubel area = 0;    foreach (var shape in shapes)    {        area += shape.Area();    }    return area; }

上例中无论场景如何扩展,Area 函数都无需修改,每个 Shape 类通过继承接口和多态特性,各自实现面积计算。

总结一下开闭原则就是:软件系统的核心逻辑都不应该轻易改变,否则会破坏系统的稳定性和增加测试成本。我们应当建立合适的抽象并统一接口,当业务需要扩展时,我们可以通过增加实体类来完成。

接下来我们看一个“开闭原则”在前端框架中的应用: Ant Design 组件库中的 Form 表单组件。
和其它组件不同,Form 组件并没有具体的形态,它更像是一个容器,提供了接入的标准,并提供了校验、表单提交等功能。绘制表单中的一项如下所示:

<FormItem>
 {getFieldDecorator('userName', {     rules: [{ required: true, message: 'Please input your username!' }],     })(<Input prefix={
<Icon type="user" style={{ color: 'rgba(0,0,0,.25)' }} />}
       placeholder="Username" />   )}
</FormItem>

Ant Design 组件库中已经提供个几乎所有的常见表单组件,如:Select 、Checkbox 、Radio 、Cascader 等,但在实际业务中,我们还是会需要设计业务相关的表单项,Form 表单通过统一组件接口的方式满足了这个技术需求,具体规约如下:

自定义或第三方的表单控件,也可以与 Form 组件一起使用。只要该组件遵循以下的约定:

  • 提供受控属性 value 或其它与 valuePropName 的值同名的属性。
  • 提供 onChange 事件或 trigger 的值同名的事件。
  • 不能是函数式组件。

这正是“开闭原则”的一个典型实践案例,即表单核心逻辑(校验、提交等)保持不变并封装在 Form 组件中,自定义表单项只需要满足上述三条规约,就能平滑接入到 Form 组件中,和 Ant Design 原生组件契合在一起。

Ant Design 中的 Form 组件通过这样一个简洁的设计,完美提供了表单类型页面的统一解决方案。

函数式编程

随着人工智能、区块链、AR、VR、新零售等业务场景的出现,产品界面交互正在变得越来越复杂,这就对现代的前端开发者提出了更高的要求。如何快速、正确、高效地开发出高复杂度页面是目前前端技术最需要解决的问题。

函数式编程(以下简称 FP )凭借其高复用性、易测试性和与之带来的健壮性和简洁开始逐渐占据前端技术圈,我们发现越来越多的前端框架以 FP 为设计核心准则。

我们先简单介绍一下 FP,函数式编程的特征主要包括以下几个方面:

  • 函数为“一等公民”
  • 模块化、组合
  • 引用透明避免状态改变
  • 避免共享状态

JS 语言中的函数不同于 Java ,C/C++ 等语言, 可以被当做参数和返回值进行传递,因此天生具备“一等公民”特性。“模块化、组合”、“引用透明”、“避免状态改变”、“避免共享状态”这四个特征都需要通过特定代码模式实现。先举两个小例子:

找出字符串中率先出现的四个非数字字符?

非 FP 风格
var words = [], count = 0;
var text = str.split('');
for (var i = 0; couont < 4, i < text.length; i++) {  
 
if(!text[i].match(/[0-9]/)) {
   words
= words.concat(text[i]);
   count
++;  
 
}
}
FP 风格
var words = str.split('').filter(function(x){
 
return (!x.match(/[1-9]+/))}).slice(0,4);

第二段代码中使用的 js 数组方法 filter 和 slice,去掉了 for 循环,代码更简洁流畅。在写具体业务代码的时候,“模块化、组合”是 FP 最常用的技术,也是最重要的实现功能的手段。

分别实现数组所有元素相加、相乘、相与?

非 FP 风格
function plus(array) {
 
var res = array[0];
 
for (let i = 1; i < array.length; i++) {
   res
+= array[i];  
 
}
}
function mul(array) {
 
var res = array[0];
 
for (let i = 1; i < array.length; i++) {
   res
*= array[i];
 
}
}
function and (array) {
 
var res = array[0];
 
for (let i = 1; i < array.length; i++) {
   res
= res & array[i];
 
}
}
plus
(array);
mul
(array);
and(array);
FP 风格
var ops = { 
 
"plus": (x,y)=>x+y,
 
"mul" : (x,y)=>x*y,
 
"and" : (x,y)=>x&y
}
function operation(op, array) {
 
return array.slice(1).reduce(ops[op], array[0]);
}
operation
("plus", array);
operation
("mul",  array);
operation
("and",  array);

后一段代码中,使用了 reduce 函数代替了 for 循环,并将数值计算部分作为模块提取出来,当有新的计算类型时,只需要在 ops 对象中定义计算过程。这里就体现了 FP 中“模块化、组合”的特性。在 FP 风格下,我们习惯将复杂逻辑切割成一个个小模块,通过组合这些模块实现新的业务功能,当有新的需求到来时,我们尽可能地复用已有模块达到目标。FP 代码在复用性方面相比 OOD 有明显的优势。

React 中的 FP 思想

React 框架中,当用户操作 UI 或者 API 的返回带来了数据的改变,React 随即进行 virtual dom diff 计算得到 dom 的修改指令,对 dom 元素应用修改指令便得到最新的 html 界面,如下图所示:

【第1477期】想写好前端,先练好内功

不难发现,React 其实是应用数据对UI的一种映射,不同的数据会映射出不同样式的 UI 界面,我们可以得出如下的表达式:

$UI = React(data)$

没错,React 的本质其实是一种函数,并且还是符合 FP 要求的“引用透明”函数。所谓“引用透明”就是指函数的输出仅依赖函数参数,不受任何外部环境影响。这样的函数可测试性强,也非常容易进行组合。

在 React 的体系下,任何组件都可由一个个更小的组件构成,每个组件都只关心自己的输入,他们不断地接受新的数据并输出对应的新的UI界面。React 框架中常用的“高阶组件”可以看作引用透明”函数的组合模式。

在具体业务中我们通常还需要权衡 React 组件的复用性和开发体验,如果组件被拆分的过于细,固然复用性会提升,但文件数量会增加,对应的文档和沟通成本也会增加,这也是 FP 在实践过程中经常遭人诟病的点,即复用性提升后带来的额外开发成本。

消息机制

消息机制是软件工程中一个普遍运用的工程思想。“设计模式”中的观察者模式、Windows 操作系统底层、Spring 框架中的 ApplicationListener 模块、Objective-C 语言中的函数调用、都是通过消息机制驱动的。

使用消息机制最大的好处在于可以做到业务模块间安全解耦,模块间通过发送消息的方式进行协作,我们先举一个后端开发中的例子,下图是一个简单的预定系统的建模图,并没有使用消息机制:

【第1477期】想写好前端,先练好内功

在没有消息机制的情况下,用户模块需要知道订单模块的存在,并向起进行接口调用,同理订单模块需要向支付模块进行接口调用。这种设计下模块间是耦合的。

我们再来看一下使用消息机制的情况:

【第1477期】想写好前端,先练好内功

上图中,无论是客户下订单、支付还是预定都是通过消息的方式传递的,每个模块都是向一个消息处理器起发消息,同时也监听消息处理器发送回来的消息。在这种模式下,模块完全不知道其它模块的存在,彻底做到了解耦。

在前端业务开发中,我们经常也会用到 EventEmitter 库来进行消息传递。比如页面上有两块区域,一块用 React 框架渲染,一块用 D3 渲染的,当两块区域需要数据同步时,就可以使用消息机制进行通讯,保证页面数据整体一致。

如果你的业务中有不同生命周期的组件,建议采用消息机制进行管理,不仅消除了耦合,逻辑关系部分的代码也集中到了一个文件中,内聚性得到了提升。

使用消息机制的一个附属产物就是中间件,我们可以为消息定制各种中间件,在中间中完成一些通用逻辑,让业务代码更精炼。

说到前端框架中消息机制的运用,当然首推 Redux 框架,在 Redux 框架中,任何数据交互都需要先转化为一个 action,由 action 去触发 reducer 和相关的 middleware 处理 action,改变数据,最终同步到页面 UI 上,如下图所示:

【第1477期】想写好前端,先练好内功

关于使用 Redux 的种种利弊,在各大社区中都有很深入的讨论,本文不再赘述。

总结

“开闭原则”、“函数式编程”、“消息机制”这个三个软件工程中重要的思想方法好比三套内功口诀,掌握了他们,才能更深刻地理解技术框架本身,发挥出技术框架的最大威力。

写到这里突然又想起《天龙八部》中一段:

乔峰眼见旁人退开,蓦地心念一动,呼的一拳打出,一招“冲阵斩将”,也正是“太祖长拳”中的招数。这一招姿式既潇洒大方已极,劲力更是刚中有柔,柔中有刚,武林高手毕生所盼望达到的拳术完美之境,竟在这一招中表露无遗。

一套平平无奇的“太祖长拳”在乔峰手中尽能有如此气象!
多少年以后,每当人们聊起金庸,聊起那个武侠世界,想必都会津津有味地回味、谈论起聚贤庄中这石破天惊的一拳。

参考

  • Functional Programming in JavaScript — Dan Mantyla
  • Functional JavaScript: Introducing Functional Programming with Underscore.js — Michael Fogus
  • Clean Architecture — Robert C·Martin
  • https://reactjs.org
  • https://ant-design.gitee.io/docs/react/introduce-cn
  • https://redux.js.org/
  • https://redux-saga.js.org/
  • 《笑傲江湖》— 金庸
  • 《天龙八部》— 金庸

关于本文
作者:@ES2049 Studio
原文:https://www.yuque.com/es2049/blog/al62bl

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