25 行为型：模版、策略和状态模式有什么区别？

你好，我是石川。

今天我们来说说设计模式中剩下的几种行为型模式。我个人觉得剩下这六种模式可以大致分为两类，一类是偏向“策略模型”的设计模式，这里包含了策略、状态和模版这三种模式。另外一大类是偏向“数据传递”的设计模式，这里就包含了中介、命令和职责链这几种模式。这些类别的模式，有什么共同和不同呢？我们先从它们各自的思想和实现来看看。

策略模型类的行为模式

首先，我们来看看策略、状态和模版这三种偏向“策略模型”的设计模式吧。

策略模式

先说策略模式（strategy），它的核心思想是在运行时基于场景选择策略。

我们可以举一个例子，我们的汽车轮胎适配就算是一种策略模式，比如在冰天雪地的西伯利亚，可以选择冬季轮胎；如果是平时用的买菜车，就选择普通轮胎；如果是去草原狂奔，就换上越野轮胎。

下面，我们可以通过一个红绿灯程序来看一下这一概念的实现。在这个例子中，我们可以看到 交通控制（TrafficControl）就决定了运行时环境的上下文，它可以通过转换（ turn ）这个方法来切换不同的策略。红绿灯（TrafficLight）是一个抽象类的策略，它可以根据环境需要，延伸出具体类的策略。

// encapsulation
class TrafficControl {
  turn(trafficlight) {
    return trafficlight.trafficcolor();
  }
}

class TrafficLight {
  trafficcolor() {
    return this.colorDesc;
  }
}

// strategy 1
class RedLight extends TrafficLight {
  constructor() {
    super();
    this.colorDesc = "Stop";
  }
}

// strategy 2
class YellowLight extends TrafficLight {
  constructor() {
    super();
    this.colorDesc = "Wait";
  }
}

// strategy 3
class GreenLight extends TrafficLight {
  constructor() {
    super();
    this.colorDesc = "Go";
  }
}

// usage
var trafficControl = new TrafficControl();

console.log(trafficControl.turn(new RedLight())); // Stop
console.log(trafficControl.turn(new YellowLight())); // Wait
console.log(trafficControl.turn(new GreenLight())); // Go

状态模式

下面我们再来看看状态模式（state），它的核心概念是根据运行时状态的不同，切换不同的策略。所以我们可以说它是策略模式的一个延伸。

这里，我们可以拿酒店预定举个例子，比如我们都有在一些文旅类门户网站上预定酒店的经验。在预定的时候，通常有几种不同的状态，比如当我们下单支付前，订单状态可能是“未确认”，这时我们可以确认或删除，但是因为还没有预定成功，所以没有取消的选项。但是当我们已确认并完成支付，就没有再次确认或删除的动作了，这时，我们只能选择取消。再然后，一般很多酒店都规定只能在入住前24小时选择取消，而如果在临近入住的24小时之内，那么在这个区间内连取消的按钮可能都失效了。这时，我们只能选择入住或和客服沟通取消。这就是状态模式，也就是说程序依据不同运行时状态，做不同的策略反应。

同样，我们可以通过讲策略模式时的红绿灯案例做一些改造，加入状态 state，看看会发生什么。这里，我们可以看到每次当我们执行turn在做切换的时候，随着状态在红、黄、绿三种状态之间循环更新，红绿灯的指示也跟着更新。

class TrafficControl {
  constructor() {
    this.states = [new GreenLight(), new RedLight(), new YellowLight()];
    this.current = this.states[0];
  }
  turn() {
    const totalStates = this.states.length;
    let currentIndex = this.states.findIndex(light => light === this.current);
    if (currentIndex + 1 < totalStates) this.current = this.states[currentIndex + 1];
    else this.current = this.states[0];
  }
  desc() {
    return this.current.desc();
  }
}

class TrafficLight {
  constructor(light) {
    this.light = light;
  }
}

class RedLight extends TrafficLight {
  constructor() {
    super('red');
  }
  desc() {
    return 'Stop';
  }
}

class YellowLight extends TrafficLight {
  constructor() {
    super('yellow');
  }
  desc() {
    return 'Wait';
  }
}

class GreenLight extends TrafficLight {
	constructor() {
		super('green');
	}
	desc() {
		return 'Go';
	}
}

// usage
var trafficControl = new TrafficControl();
console.log(trafficControl.desc()); // 'Go'
trafficControl.turn();
console.log(trafficControl.desc()); // 'Stop'
trafficControl.turn();
console.log(trafficControl.desc()); // 'Wait'

模版模式

最后，我们再来看看模版模式（template）。它的核心思想是在一个方法中定义一个业务逻辑模版，并将某些步骤推迟到子类中实现。所以它和策略模式有些类似。

下面我们可以看一个实现的例子。在这个例子里，我们看到员工employee里的工作work就是一个模版，它里面的任务tasks是延迟到开发developer和设计designer两个子类中去实现的。这就是一个简单的模版模式的设计实现。

class Employee {
	constructor(name, salary) {
	this.name = name;
	this.salary = salary;
	}
	work() {
		return `${this.name}负责${this.tasks()}`;
	}
	getPaid() {
		return `${this.name}薪资是${this.salary}`;
	}
}

class Developer extends Employee {
	constructor(name, salary) {
		super(name, salary);
	}
	// 细节由子类实现
	tasks() {
		return '写代码';
	}
}

class Designer extends Employee {
	constructor(name, salary) {
		super(name, salary);
	}
	// 细节由子类实现
	tasks() {
		return '做设计';
	}
}

// usage
var dev = new Developer('张三', 10000);
console.log(dev.getPaid()); // '张三薪资是10000'
console.log(dev.work()); // '张三负责写代码'
var designer = new Designer('李四', 11000);
console.log(designer.getPaid()); // '李四薪资是11000'
console.log(designer.work()); // '李四负责做设计'

这里我先做个阶段性小结，从上面的例子中，我们可以看出，无论是策略、状态还是模版模式，它们都是基于某种“策略模型”来实现的。比如策略模式中的策略是基于上行文来切换；在状态模式中是根据状态来做切换；而最后在模版模式的例子中，某些策略模版在父类中定义，有些则在子类中实现。

信息传递类的行为模式

中介模式

中介者（mediator）模式的核心是使组件可以通过一个中心点相互交互。现实生活中，航空地面塔台就是一个例子，我们不可能让飞机之间交谈，而是通过地面控制台协调。地面塔台人员需要确保所有飞机都接收到安全飞行所需的信息，而不会撞到其他飞机。

我们还是通过一段代码，来看看这种模式的实现。塔台（TrafficTower）有着接收每架飞机坐标和获取某架飞机坐标方法。同时，飞机会登记自己的坐标和获取其它飞机的坐标。这些信息都是统一由塔台（TrafficTower）来管理的。

class TrafficTower {
  #airplanes;
  constructor() {
    this.#airplanes = [];
  }

  register(airplane) {
    this.#airplanes.push(airplane);
    airplane.register(this);
  }

  requestCoordinates(airplane) {
    return this.#airplanes.filter(plane => airplane !== plane).map(plane => plane.coordinates);
  }
}

class Airplane {
  constructor(coordinates) {
    this.coordinates = coordinates;
    this.trafficTower = null;
  }

  register(trafficTower) {
    this.trafficTower = trafficTower;
  }

  requestCoordinates() {
    if (this.trafficTower) return this.trafficTower.requestCoordinates(this);
    return null;
  }
}

// usage
var tower = new TrafficTower();

var airplanes = [new Airplane(10), new Airplane(20), new Airplane(30)];
airplanes.forEach(airplane => {
  tower.register(airplane);
});

console.log(airplanes.map(airplane => airplane.requestCoordinates())) 
// [[20, 30], [10, 30], [10, 20]]

命令模式

说完中介模式，我们再来看看命令模式，命令模式（command）允许我们将命令和发起命令操作的对象分离，这么做的好处是对于处理具有特定生命周期或者列队执行的命令，它会给我们更多的控制权。并且它还提供了将方法调用作为传参的能力，这样做的好处是可以让方法按需执行。

下面我们可以看看这种模式的样例。事务管理者OperationManager 接到了执行任务，会根据不同的命令，如启动行动（StartOperationCommand）、追踪行动状态（TrackOperationCommand）及取消行动CancelOperationCommand 等来执行。

class OperationManager {
  constructor() {
    this.operations = [];
  }

  execute(command, ...args) {
    return command.execute(this.operations, ...args);
  }
}

class Command {
  constructor(execute) {
    this.execute = execute;
  }
}

function StartOperationCommand(operation, id) {
  return new Command(operations => {
    operations.push(id);
    console.log(`你成功的启动了${operation}行动，代号${id}`);
  });
}

function CancelOperationCommand(id) {
  return new Command(operations => {
    operations = operations.filter(operation => operation.id !== id);
    console.log(`你取消了行动代号${id}`);
  });
}

function TrackOperationCommand(id) {
  return new Command(() =>
    console.log(`你的行动代号${id}，目前正在执行中`)
  );
}

var manager = new OperationManager();

manager.execute(new StartOperationCommand("猎豹", "318"));
// 返回：你成功的启动了猎豹行动，代号318
manager.execute(new TrackOperationCommand("318"));
// 返回：你的行动代号318，目前正在执行中
manager.execute(new CancelOperationCommand("318"));
// 返回：你取消了行动代号318

命令模式可以在许多不同的情况下使用，特别是在创建重交互的UI上，比如编辑器里撤消的操作，因为它可以让UI对象和行为操作做到高度解耦。这种模式也可以用来代替回调函数，这也是因为它更支持模块化地将行为操作在对象之间传递。

职责链模式

最后，再来看下职责链模式，职责链模式（chain of responsibility）核心是将请求的发送者和接收者解耦。它的实现是通过一个对象链，链中的每个对象都可以处理请求或将其传递给下一个对象。其实在我们前面讲享元时，就提到过事件捕获和冒泡，JavaScript 内部就是用这个方式来处理事件捕获和冒泡的。同样在享元例子中，我们也提到过，jQuery 是通过职责链每次返回一个对象来做到的链接式调用。

那么这种职责链是如何实现的呢？其实它的实现并不复杂，通过下面的例子我们可以看一下。你也可以很容易实现一个简化版的链式累加。我们通过累加（CumulativeSum）中的加法（add）可以循环上一个对象的结果和参数相加后的结果，作为返回值传给下一个方法。

class CumulativeSum {
  constructor(intialValue = 0) {
    this.sum = intialValue;
  }

  add(value) {
    this.sum += value;
    return this;
  }
}

// usage
var sum = new CumulativeSum();
console.log(sum.add(10).add(2).add(50).sum); // 62

通过上面的三种模式的例子，我们都可以看到数据在不同对象中的传递。中介模式中，我们需要在网状的环境中，信息对多个对象中通过中介进行传输；命令模式中，我们看到了信息在对象和对象之间的传输；而最后，在职责链的模式中，我们又看到了信息在一个流水线中的传输。因此我说它们是偏向“数据传递”的设计模式。

总结

今天，我带你看了几种不同的行为型设计模式。到现在为止，我们所有的经典模式就都讲完了。

这一讲我们看的这些模式除了在JavaScript中会用到以外，在多数其它语言中也都适用，所以算是比较脱离语言本身的几种“普世”模式了。在之后的一讲中，我们会再次看几种在JavaScript中特有的一些设计模式。

思考题

如果你用过 Redux 的话，应该用过它的开发者工具中的时间旅行式调试，它可以将应用程序的状态向前、向后或移动到任意时间点。你知道这个功能的实现用到了今天学到的哪（些）种行为型设计模式吗?

欢迎在留言区分享你的答案、交流学习心得或者提出问题，如果觉得有收获，也欢迎你把今天的内容分享给更多的朋友。我们下期再见！