如何写出好的 JavaScript —— 浅谈 API 设计

发表于 5年以前 | 总阅读数：1629 次

版本一
版本二
版本三
版本四
版本五
版本六
总结

这是奇舞前端特训营 JavaScript 培训课程的节选。很多同学觉得写 JavaScript 很简单，只要能写出功能来，效果能实现就好。还有一些培训机构，专门教人写各种"炫酷特效"，以此让许多人觉得这些培训很"牛逼"。然而事实上，能写 JavaScript 和写好 JavaScript 这中间还有很遥远的距离。成为专业前端，注定在 JavaScript 路途上需要一步步扎实的修炼，没有捷径。

看一个简单的例子：

实现一个类似于"交通灯"的效果，让三个不同颜色的圆点每隔 2 秒循环切换。

对应的 HTML 和 CSS 如下：

<ul id="traffic" class="wait">
      <li><span></span></li>
      <li><span></span></li>
      <li><span></span></li>
    </ul>

#traffic > li{
      display: block;
    }

    #traffic span{
      display: inline-block;
      width: 50px;
      height: 50px;
      background-color: gray;
      margin: 5px;
      border-radius: 50%;
    }

    #traffic.stop li:nth-child(1) span{
      background-color: #a00;
    }

    #traffic.wait li:nth-child(2) span{
      background-color: #aa0;
    }

    #traffic.pass li:nth-child(3) span{
      background-color: #0a0;
    }

那么这一功能的 JavaScript 该如何实现呢？

版本一

有的同学说，这个实现还不简单嘛？直接用几个定时器一下切换不就好了：

const traffic = document.getElementById("traffic");

    (function reset(){
      traffic.className = "wait";

      setTimeout(function(){
          traffic.className = "stop";
          setTimeout(function(){
            traffic.className = "pass";
            setTimeout(reset, 2000)
          }, 2000)
      }, 2000);
    })();

没错，就这个功能本身，这样实现就 OK 了。但是这样实现有什么问题呢？

首先是过程耦合，状态切换是wait->stop->pass 循环，在上面的设计里，实际上操作顺序是耦合在一起的，要先 'wait'，然后等待 2000 毫秒再 'stop'，然后再等待 2000 毫秒在 'pass'，这中间的顺序一旦有调整，需求有变化，代码都需要修改。

其次，这样的异步嵌套是会产生 callback hell 的，如果需求不是三盏灯，而是五盏灯、十盏灯，代码的嵌套结构就很深，看起来就很难看了。

所以我们说，版本一方法虽然直接，但因为抽象程度很低（几乎没有提供任何抽象 API），它的扩展性很不好，因为异步问题没处理，代码结构也很不好。如果只能写这样的代码，是不能说就写好了 JavaScript 的。

版本二

要解决版本一的过程耦合问题，最简单的思路是将状态['wait','stop','pass']抽象出来：

const traffic = document.getElementById("traffic");

    var stateList = ["wait", "stop", "pass"];

    var currentStateIndex = 0;

    setInterval(function(){
      var state = stateList[currentStateIndex];
      traffic.className = state;
      currentStateIndex = (currentStateIndex + 1) % stateList.length;
    }, 2000);

这是一种数据抽象的思路，应用它我们得到了上面的这个版本。

这一版本比前一版本要好很多，但是它也有问题，最大的问题就是封装性很差，它把 stateList 和 currentStateIndex 都暴露出来了，而且以全局变量的形式，这么做很不好，需要优化。

版本三

const traffic = document.getElementById("traffic");

    function start(traffic, stateList){
      var currentStateIndex = 0;

      setInterval(function(){
        var state = stateList[currentStateIndex];
        traffic.className = state;
        currentStateIndex = (currentStateIndex + 1) % stateList.length;
      }, 2000);
    }

    start(traffic, ["wait", "stop", "pass"]);

版本三是中规中矩的一版，也是一般我们在工作中比较常用的思路。应该将暴露出来的 API 暴露出来（本例中的 stateList）。将不应该暴露出来的数据或状态隐藏（本例中的 currentStateIndex）。

有许多同学觉得说写出这一版本来已经很不错的。的确，应该也还不错，但这一版的抽象程度其实也不是很高，或者说，如果考虑适用性，这版已经很好了，但是如果考虑可复用性的话，这版依然有改进空间。

我们再看一个思路上较有意思的版本。

版本四

const traffic = document.getElementById("traffic");

    function poll(...fnList){
      let stateIndex = 0;

      return function(...args){
        let fn = fnList[stateIndex++ % fnList.length];
        return fn.apply(this, args);
      }
    }

    function setState(state){
      traffic.className = state;
    }

    let trafficStatePoll = poll(setState.bind(null, "wait"),
                                setState.bind(null, "stop"),
                                setState.bind(null, "pass"));

    setInterval(trafficStatePoll, 2000);

这一版用的是过程抽象的思路，而过程抽象，是函数式编程的基础。在这里，我们抽象出了一个 poll(...fnList) 的高阶组合函数，它将一个函数列表组合起来，每次调用时依次轮流执行列表里的函数。

我们说，程序设计的本质是抽象，而过程抽象是一种与数据抽象对应的思路，它们是两种不同的抽象模型。数据抽象比较基础，而过程抽象相对高级一些，也更灵活一些。数据抽象是研究函数如何操作数据，而过程抽象则在此基础上研究函数如何操作函数。所以说如果把抽象比作数学，那么数据抽象是初等数学，过程抽象则是高等数学。同一个问题，既可以用初等数学来解决，又可以用高等数学来解决。用什么方法解决，取决于问题的模型和难度等等。

好了，上面我们有了四个版本，那么是否考虑了这些版本就足够了呢？

并不是。因为需求是会变更的。假设现在需求变化了：

需求变更：让 wait、stop、pass 状态的持续时长不相等，分别改成 1秒、2秒、3秒。

那么，我们发现 ----

除了版本一之外，版本二、三、四全都跪了……

那是否意味着我们要回归到版本一呢？

当然并不是。

版本五

const traffic = document.getElementById("traffic");

    function wait(time){
      return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, time));
    }

    function setState(state){
      traffic.className = state;
    }

    function reset(){
      Promise.resolve()
        .then(setState.bind(null, "wait"))
        .then(wait.bind(null, 1000))
        .then(setState.bind(null, "stop"))
        .then(wait.bind(null, 2000))
        .then(setState.bind(null, "pass"))
        .then(wait.bind(null, 3000))
        .then(reset);
    }

    reset();

版本五的思路是，既然我们需要考虑不同的持续时间，那么我们需要将等待时间抽象出来：

function wait(time){
      return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, time));
    }

这一版本里我们用了 Promise 来处理回调问题，当然对 ES6 之前的版本，可以用 shim 或 polyfill、第三方库，也可以选择不用 Promise。

版本五抽象出的 wait 方法也还比较通用，可以用在其他地方。这是版本五好的一点。

版本六

我们还可以进一步抽象，设计出版本六，或者类似的对象模型：

const trafficEl = document.getElementById("traffic");

    function TrafficProtocol(el, reset){
      this.subject = el;
      this.autoReset = reset;
      this.stateList = [];
    }

    TrafficProtocol.prototype.putState = function(fn){
      this.stateList.push(fn);
    }

    TrafficProtocol.prototype.reset = function(){
      let subject = this.subject;

      this.statePromise = Promise.resolve();
      this.stateList.forEach((stateFn) => {
        this.statePromise = this.statePromise.then(()=>{
          return new Promise(resolve => {
            stateFn(subject, resolve);
          });
        });
      });
      if(this.autoReset){
        this.statePromise.then(this.reset.bind(this));
      }
    }

    TrafficProtocol.prototype.start = function(){
      this.reset();
    }

    var traffic = new TrafficProtocol(trafficEl, true);

    traffic.putState(function(subject, next){
      subject.className = "wait";
      setTimeout(next, 1000);
    });

    traffic.putState(function(subject, next){
      subject.className = "stop";
      setTimeout(next, 2000);
    });

    traffic.putState(function(subject, next){
      subject.className = "pass";
      setTimeout(next, 3000);
    });

    traffic.start();

这一版本里，我们设计了一个 TrafficProtocol 类，它有 putState、reset、start 三个方法：

putState 接受一个函数作为参数，这个函数自身有两个参数，一个是 subject，是由 TrafficProtocol 对象初始化时设定的 DOM 元素，一个是 next，是一个函数，表示结束当前 state，进入下一个 state。
reset 结束当前状态循环，开始新的循环。
start 开始执行循环，这里的实现是直接调用 reset。

看一下 reset 的实现思路：

TrafficProtocol.prototype.reset = function(){
      let subject = this.subject;

      this.statePromise = Promise.resolve();
      this.stateList.forEach((stateFn) => {
        this.statePromise = this.statePromise.then(()=>{
          return new Promise(resolve => {
            stateFn(subject, resolve);
          });
        });
      });
      if(this.autoReset){
        this.statePromise.then(this.reset.bind(this));
      }
    }

在这里我们创建一个 statePromise，然后将 stateList 中的方法（通过 putState 添加的）依次绑定到 promise 上。如果设置了 autoReset，那么我们在 promise 的最后绑定 reset 自身，这样就实现了循环切换。

有了这个模型，我们要添加新的状态，只需要通过 putState 添加一个新的状态就好了。这一模型不仅仅可以用在这个需求里，还可以用在任何需要顺序执行异步请求的地方。

最后，我们看到，版本六用到了面向对象、过程抽象、Promise等模式，它的优点是 API 设计灵活，通用性和扩展性好。但是版本六也有缺点，它的实现复杂度比前面的几个版本都高，我们在做这样的设计时，也需要考虑是否有过度设计的嫌疑。