JavaScript 设计模式 中文版 第3章-封装和信息隐藏.doc

六月翻译QQ:13810701第三章 封装和信息隐藏创建包含私有成员的对象是任何面向对象语言最基本也是最有用的特性之一。声明一个方法或属性为私有允许对其他类隐藏实现细节并提升它们之间松耦合度。它允许你保持数据的完整性并约束数据的修改方式。他也能使你的代码在多人环境中更加的可靠和简洁。总之，封装是OO设计的一块基石。尽管JS是一种OO语言，但是他没有任何内建的机制来声明一个成员是公共的还是私有的。就像在前面章节的接口。我们创建了自己的方法来实现它。这也有一些现成的方案来创建包含公共，私有和特权方法的对象。每种方案都有优缺点，我们也会看下那种情形使用复杂的封装对象对JS程序员更有利。信息隐藏的原则让我们举例来说明信息隐藏的原则。每天晚上，你都会从你同事那收到一个关于今天日营业额的统计报表，这是一个定义精确的接口；你请求信息，而你的同事首先收集原始数据并计算收入，然后报告给你。如果你和你同事之中有一个人到了其他公司，这个接口依然会保留，这确保了你的接替人会用同样的方法请求信息。一天，你决定要更频繁的接受这些信息。你找到了原始数据的存储地点，自己检索并计算。这一切都工作正常直到数据的格式发生变化。编程了CSV文件，它需要被成为XML。当然，计算也可以根据账目管理和税法改变，而你没有相关的专业知识。如果你放弃，你必须要训练的的接班人执行同样的业务，这样就会变得比仅仅从你的同事那里请求数据复杂的多。你已经开始依赖接口的实现，当实现改变时，你必须学习整个系统并重新开始。在OO设计中，你和原始数据之间趋向紧耦合。信息隐藏的原则就是为了减少系统之间两个角色之间的依赖性。它指出所有参与者之间传递的信息必须通过精确定义的通道。在这个例子中，通道就是对象的接口。封装VS信息隐藏封装和信息隐藏有什么联系？你可以把他们想像成指向同样想法的两条途径。信息隐藏是目标，而封装是实现这个目标的方法。本章中主要讨论JS中封装的具体实例。封装可以被定义为在对象中隐藏数据表达式以及实现细节。访问封装对象中数据的唯一方法就是使用定义好的操作。一但使用了封装，你就被强迫的实现了信息隐藏。许多OO语言使用关键字指定需要被隐藏的属性和方法。例如在JAVA中，为方法添加private关键字可以保证只有在对象中的代码才可以调用它。JS中没有这样的关键字；我们将使用闭包的概念来创建仅可以在对象中访问的方法和属性。这比起使用关键字来要复杂的多，但是可以起到相同的效果。接口所扮演角色接口如何帮助你对其他对象隐藏信息呢？它提供了一个记载公共访问方法的契约。定义了两个对象的关系；关系中的每个对象可以被替换只要接口被保持。使用一个严格的接口并不重视必需的，就好像在第2章中的一个例子，但是大多数时候你会发现一个有效的方法说明是很有用的。隐藏没有在接口中声明的方法是很重要的。相反的，一个对象依赖于接口中没有的方法是比较危险的。它可以在任何时候被改变或被删除，从而导致整个系统的失效。理想的软件系统会为所有的类声明接口。这些类只提供在接口中声明的方法，而其他方法都是私有的；所有的属性也是私有的，只能用接口中定义的存取函数和赋值函数访问。在现实世界中很少用到这些特性。不过好的代码应该尽可能的趋向它们。注意不要再一些不需要它们的小项目上花费大量的时间。基础方案在这一节中，我们看下各种创建对象并实现这些特性的具体实例。有三种基础方案可以创建对象。完全公开的对象是最简单的，但它只提供公共方法。第二个改进了的方案用下划线来标记方法和属性试图使它们成为私有成员。第三种方案使用闭包来创建真正的私有成员，它们只有用特权函数才能访问。我们将使用Book类作为实例。要求完成这个任务：创建一个存储一本图书的数据，并实现一个在HTML中显示这些数据的方法。你只可以创建类；其他程序员来实例化它。这有一个例子。/ Book(isbn, title, author)var theHobbit = new Book(0-395-07122-4, The Hobbit, J. R. R. Tolkien);theHobbit.display(); / Outputs the data by creating and populating an HTML element.完全暴露对象最简单的实现Book的方法是用常规途径创建一个类。使用一个函数作为构造体。我们叫它完全暴露对象。因为这个类中所有的属性和方法都是公共的和外部可访问的。这个公共属性使用这个关键字创建：var Book = function(isbn, title, author) if(isbn = undefined) throw new Error(Book constructor requires an isbn.);this.isbn = isbn;this.title = title | No title specified;this.author = author | No author specified;Btotype.display = function() .;display方法完全依赖于一个正确地ISBN。如果不是，你就不能获取图像或者提供一个购买本书的连接。考虑到这点，如果ISBN没有给出，一个错误就会被抛出。title和author都是可选的。因此如果它们没有给出，就得提供一个默认值。使用或操作符|，可以提供后备值。如果title或者author有效。左边的值为真，然后返回。如果title或者author无效，左边就会为假然后右边的值就会返回。乍一看，这个类满足了所有要求，但是最大的问题是你不能保证ISBN的完整性，这会导致你的display方法失效。这破坏了你和其他程序员之间的契约。如果Book对象没有抛出任何错误，display方法会运行正常。但是没有完整性检查，它就不会。为了解决这个问题，你必须要实现一个更加健壮的ISBN检查。var Book = function(isbn, title, author) if(!this.checkIsbn(isbn) throw new Error(Book: Invalid ISBN.);this.isbn = isbn;this.title = title | No title specified;this.author = author | No author specified;Btotype = checkIsbn: function(isbn) if(isbn = undefined | typeof isbn != string) return false;isbn = isbn.replace(/-/. ); / Remove dashes.if(isbn.length != 10 & isbn.length != 13) return false;var sum = 0;if(isbn.length = 10) / 10 digit ISBN.If(!isbn.match(d9) / Ensure characters 1 through 9 are digits.return false;for(var i = 0; i 9; i+) sum += isbn.charAt(i) * (10 - i);var checksum = sum % 11;if(checksum = 10) checksum = X;if(isbn.charAt(9) != checksum) return false;else / 13 digit ISBN.if(!isbn.match(d12) / Ensure characters 1 through 12 are digits.return false;for(var i = 0; i 50) throw new Error(Book: Only 50 instances of Book can be + created.);this.setIsbn(newIsbn);this.setTitle(newTitle);this.setAuthor(newAuthor);)();/ Public static method.Book.convertToTitleCase = function(inputString) .;/ Public, non-privileged methods.Btotype = display: function() .;这和本节前面“用闭包私有化成员”创建类有些相似，只有几个关键的不同点。私有和特权变量依然在构造体中声明，分别使用了var和this关键字。但是结构体函数从一个普通函数转变成了一个嵌套函数并被返回给了Book，这就使利用闭包创建私有静态函数成为可能。函数后面空的圆括号尤为重要。他使得函数在代码被加载时（而不是Book结构体函数被调用时）立即执行，这样就得到了另一个函数，他返回并成为了Book的构造函数：当Book被实例化时，这个内部函数就会被调用；而外部函数仅仅在创建闭包时被调用，而在这其中，你可以放置静态私有变量。在这个例子中，checkIsbn是一个静态方法，因为它没有必要为每个Book的实例创建一个拷贝。这还有一个静态属性叫做numOfBooks，它可以跟踪Book的构造函数被调用了多少次。在这个例子中，我们用这个属性限制构造体只能创建50个实例。这些私有静态变量可以被构造体中的代码访问，这意味着任何私有或特权函数可以访问它们。这样做的好处很明显：它们只在内存中存储一次。因为它们是在构造体之外被声明的，它们无法访问任何私有属性，也正因为如此，它们没有特权；私有函数可以调用私有静态函数，但是用其他方式则不行。根据经验，一个私有方法是否为静态要看它是否需要访问实例中的数据。如果不需要，将它作为静态方法更有效率（就内存使用而言）因为只有一个拷贝被创建。公共静态方法创建起来更加简单。它只需直接创建在构造体之外，例如前面例子中的convertToTitleCase方法，本质上这表示你将构造提作为了一个命名空间。所有的公共静态方法可以简单的被声明为一个独立的函数，但是将一写有联系的行为放置在一起有很多好处。将它关联到类而不是任何个别的实例也非常有益的。它们不会直接的依赖于任何实例包含的数据。常量常量表示不能被修改的变量，在JS中，你可以仅利用访问器而不用存储器来访问一个私有静态变量来模拟常量。因为常量通常在开发时候创建且不能被实例所修改，所有把它作为私有静态变量是很有必要的。我们来看下如何在Class中获得常量UPPER_BOUND：Class.getUPPER_BOUND();为了实现这个访问器，你需要一个特权静态方法，我们还未曾提到。他类似于一个特权实例的方法，使用了this关键字：var Class = (function() / Constants (created as private static attributes).var UPPER_BOUND = 100;/ Privileged static method.this.getUPPER_BOUND() return UPPER_BOUND;./ Return the constructor.return function(constructorArgument) .)();如果你有多个常量单又不想为每个常量都创建一个访问器方法，你可以创建一个独立的通配访问器方法。var Class = (function() / Private static attributes.var constants = UPPER_BOUND: 100,LOWER_BOUND: -100/ Privileged static method.this.getConstant(name) return constantsname;./ Return the constructor.return function(constructorArgument) .)();然后，你就可以使用这个单独的方法了。Class.getConstant(UPPER_BOUND);单件和对象工厂有一些其他的模式需要利用闭包来创建受保护的变量空间，使用最多的是单件模式和工厂模式。在本书后面我们会讨论更多的细节。但是我们在这里提到它们是因为它们使用了相同的概念来隐藏信息。单件模式使用对象直接量来暴露特权成员，同时也利用闭包在函数作用域中保护了私有成员。它用了我们之前提到的方法，一个外部函数即刻执行并返回给一个变量。在本章的这个例子中，返回的通常是函数，而单件模式却返回的是对象直接量。它可以非常简单的创建一个受保护的命名空间。我们再第5章详细讨论。对象工厂通过闭包来创建包含私有成员的对象，化为最简形式就是，一个工厂就是一个类构造体，并且我们讨论的所有模式都可以调用它。工厂模式的细节将在第7章讨论。使用闭包的优势创建对象时不去考虑什么闭包或者特权函数的确会轻松一些。在完美的情况下，所有的方法都是公共的而其他的程序员只会使用接口中指定的方法。所以，你何必如此麻烦的隐藏你的实现细节呢。通过存取器方法，你可以完全控制什么该存储或者返回，这可以使你你减少许多错误检查代码，并接保证数据完全避免坏的状态。当然也可以更方便的重构你的对象。由于内部数据在对象中向用户屏蔽，你可以自由的在中途更改数据结构和算法而不被任何人所知。由于仅仅公开了接口中指定的方法，改善了模型的松散耦合。这是OO设计中一个非常重要的原则。保持你的对象尽可能的独立有许多好处。它提升了可能性，而且很容易在需要的时候替换对象。使用私有变量同样可以使你同命名空间冲突的担心中解脱出来。在剩下的代码中创建一个可访问的变量，这可以使你不用总是担心在同一个项目中与其他对象或者函数发生冲突。它允许内部对象细节发生显著的改变而不影响其他代码；通常，你可以是修改更加容易因为你已经明确知道了它会影响什么。如果你直接暴露了内部数据，了解由于代码的改变所带来的后果是很重要的。使用封装的弊端为私有变量做单元测试是一件很困难的事。因为事实是它们都被隐藏并且屏蔽了起来，所以在对象外部访问它们是不可能的。这种状况不是令人十分满意。你要么使用公共方法访问，这就派出了使用私有方法的大部分有事，要么让所有的测试在内部进行。最好的解决方法是在公共方法中做单元测试。然后用私有方法来全部覆盖，