【第1477期】想写好前端，先练好内功

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：

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：

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：

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：

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：

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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