javascript设计模式——发布订阅模式

前面的话

　　发布—订阅模式又叫观察者模式，它定义对象间的一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都将得到通知。在javascript开发中，一般用事件模型来替代传统的发布—订阅模式。本文将详细介绍发布订阅模式

现实事例

　　不论是在程序世界里还是现实生活中，发布—订阅模式的应用都非常广泛

　　比如，小明最近看上了一套房子，到了售楼处之后才被告知，该楼盘的房子早已售罄。好在售楼处工作人员告诉小明，不久后还有一些尾盘推出，开发商正在办理相关手续，手续办好后便可以购买。但到底是什么时候，目前还没有人能够知道。于是小明记下了售楼处的电话，以后每天都会打电话过去询问是不是已经到了购买时间。除了小明，还有小红、小强、小龙也会每天向售楼处咨询这个问题。一个星期过后，该工作人员决定辞职，因为厌倦了每天回答1000个相同内容的电话

　　当然现实中没有这么笨的销售公司，实际上故事是这样的：小明离开之前，把电话号码留在了售楼处。售楼处工作人员答应他，新楼盘一推出就马上发信息通知小明。小红、小强和小龙也是一样，他们的电话号码都被记在售楼处的花名册上，新楼盘推出的时候，售楼处工作人员会翻开花名册，遍历上面的电话号码，依次发送一条短信来通知他们

　　在上面的例子中，发送短信通知就是一个典型的发布—订阅模式，小明、小红等购买者都是订阅者，他们订阅了房子开售的消息。售楼处作为发布者，会在合适的时候遍历花名册上的电话号码，依次给购房者发布消息

　　使用发布—订阅模式有着显而易见的优点：购房者不用再天天给售楼处打电话咨询开售时间，在合适的时间点，售楼处作为发布者会通知这些消息订阅者；购房者和售楼处之间不再强耦合在一起，当有新的购房者出现时，他只需把手机号码留在售楼处，售楼处不关心购房者的任何情况，不管购房者是男是女还是一只猴子。而售楼处的任何变动也不会影响购买者，比如售楼处工作人员离职，售楼处从一楼搬到二楼，这些改变都跟购房者无关，只要售楼处记得发短信这件事情

DOM事件

　　发布—订阅模式可以广泛应用于异步编程中，这是一种替代传递回调函数的方案。比如，可以订阅ajax请求的error、succ等事件。或者如果想在动画的每一帧完成之后做一些事情，可以订阅一个事件，然后在动画的每一帧完成之后发布这个事件。在异步编程中使用发布—订阅模式，就无需过多关注对象在异步运行期间的内部状态，而只需要订阅感兴趣的事件发生点

　　发布—订阅模式可以取代对象之间硬编码的通知机制，一个对象不用再显式地调用另外一个对象的某个接口。发布—订阅模式让两个对象松耦合地联系在一起，虽然不太清楚彼此的细节，但这不影响它们之间相互通信。当有新的订阅者出现时，发布者的代码不需要任何修改；同样发布者需要改变时，也不会影响到之前的订阅者。只要之前约定的事件名没有变化，就可以自由地改变它们

　　实际上，只要在DOM节点上面绑定过事件函数，那就使用过发布—订阅模式

document.body.addEventListener('click',function(){
  alert(2);
},false);
document.body.click();    //模拟用户点击

　　在这里需要监控用户点击document.body的动作，但是没办法预知用户将在什么时候点击。所以订阅document.body上的click事件，当body节点被点击时，body节点便会向订阅者发布这个消息

　　当然还可以随意增加或者删除订阅者，增加任何订阅者都不会影响发布者代码的编写

document.body.addEventListener('click',function(){
  alert(2);
},false);
document.body.addEventListener('click',function(){
  alert(3);
},false);
document.body.addEventListener('click',function(){
  alert(4);
},false);
document.body.click();    //模拟用户点击

　　[注意]手动触发事件更好的做法是IE下用fireEvent，标准浏览器下用dispatchEvent实现

自定义事件

　　除了DOM事件，还会经常实现一些自定义的事件，这种依靠自定义事件完成的发布—订阅模式可以用于任何javascript代码中

　　下面是实现发布—订阅模式的步骤：

　　1、先要指定好谁充当发布者（比如售楼处）

　　2、然后给发布者添加一个缓存列表，用于存放回调函数以便通知订阅者（售楼处的花名册）

　　3、最后发布消息的时候，发布者会遍历这个缓存列表，依次触发里面存放的订阅者回调函数（遍历花名册，挨个发短信）

　　另外，还可以往回调函数里填入一些参数，订阅者可以接收这些参数。这是很有必要的，比如售楼处可以在发给订阅者的短信里加上房子的单价、面积、容积率等信息，订阅者接收到这些信息之后可以进行各自的处理

var salesOffices = {}; // 定义售楼处
salesOffices.clientList = []; // 缓存列表，存放订阅者的回调函数
salesOffices.listen = function( fn ){ // 增加订阅者
    this.clientList.push( fn ); // 订阅的消息添加进缓存列表
};
salesOffices.trigger = function(){ // 发布消息
    for( var i = 0, fn; fn = this.clientList[ i++ ]; ){
        fn.apply( this, arguments ); // (2) // arguments 是发布消息时带上的参数
    }
};
salesOffices.listen( function( price, squareMeter ){ // 小明订阅消息
    console.log( '价格= ' + price );
    console.log( 'squareMeter= ' + squareMeter );
});

salesOffices.listen( function( price, squareMeter ){ // 小红订阅消息
    console.log( '价格= ' + price );
    console.log( 'squareMeter= ' + squareMeter );
});

salesOffices.trigger( 2000000, 88 ); // 输出：200 万，88 平方米
salesOffices.trigger( 3000000, 110 ); // 输出：300 万，110 平方米

　　至此，已经实现了一个最简单的发布—订阅模式，但这里还存在一些问题。看到订阅者接收到了发布者发布的每个消息，虽然小明只想买88平方米的房子，但是发布者把110平方米的信息也推送给了小明，这对小明来说是不必要的困扰。所以有必要增加一个标示key，让订阅者只订阅自己感兴趣的消息。改写后的代码如下：

var salesOffices = {}; // 定义售楼处
salesOffices.clientList = []; // 缓存列表，存放订阅者的回调函数

salesOffices.listen = function( key, fn ){
    if ( !this.clientList[ key ] ){ // 如果还没有订阅过此类消息，给该类消息创建一个缓存列表
        this.clientList[ key ] = [];
    }
    this.clientList[ key ].push( fn ); // 订阅的消息添加进消息缓存列表
};

salesOffices.trigger = function(){ // 发布消息
    var key = Array.prototype.shift.call( arguments ), // 取出消息类型
    fns = this.clientList[ key ]; // 取出该消息对应的回调函数集合
    if ( !fns || fns.length === 0 ){ // 如果没有订阅该消息，则返回
        return false;
    }
    for( var i = 0, fn; fn = fns[ i++ ]; ){
        fn.apply( this, arguments ); // (2) // arguments 是发布消息时附送的参数
    }
};

salesOffices.listen( 'squareMeter88', function( price ){ // 小明订阅88 平方米房子的消息
    console.log( '价格= ' + price ); // 输出： 2000000
});

salesOffices.listen( 'squareMeter110', function( price ){ // 小红订阅110 平方米房子的消息
    console.log( '价格= ' + price ); // 输出： 3000000
});

salesOffices.trigger( 'squareMeter88', 2000000 ); // 发布88 平方米房子的价格
salesOffices.trigger( 'squareMeter110', 3000000 ); // 发布110 平方米房子的价格

　　很明显，现在订阅者可以只订阅自己感兴趣的事件了

通用实现

　　有没有办法可以让所有对象都拥有发布—订阅功能呢？有的，javascript作为一门解释执行的语言，给对象动态添加职责是理所当然的事情。所以把发布—订阅的功能提取出来，放在一个单独的对象内：

var event = {
    clientList: [],
    listen: function( key, fn ){
        if ( !this.clientList[ key ] ){
            this.clientList[ key ] = [];
        }
            this.clientList[ key ].push( fn ); // 订阅的消息添加进缓存列表
        },
        trigger: function(){
            var key = Array.prototype.shift.call( arguments ), // (1);
            fns = this.clientList[ key ];
            if ( !fns || fns.length === 0 ){ // 如果没有绑定对应的消息
                return false;
            }
            for( var i = 0, fn; fn = fns[ i++ ]; ){
                fn.apply( this, arguments ); // (2) // arguments 是trigger 时带上的参数
            }
        }
    };

　　再定义一个installEvent函数，这个函数可以给所有的对象都动态安装发布—订阅功能：

var installEvent = function( obj ){
    for ( var i in event ){
        obj[ i ] = event[ i ];
    }
};

　　下面给售楼处对象salesOffices动态增加发布—订阅功能

var salesOffices = {};
installEvent( salesOffices );
salesOffices.listen( 'squareMeter88', function( price ){ // 小明订阅消息
    console.log( '价格= ' + price );
});
salesOffices.listen( 'squareMeter100', function( price ){ // 小红订阅消息
    console.log( '价格= ' + price );
});
salesOffices.trigger( 'squareMeter88', 2000000 ); // 输出：2000000
salesOffices.trigger( 'squareMeter100', 3000000 ); // 输出：3000000

【取消订阅】

　　有时候，也许需要取消订阅事件的功能。比如小明突然不想买房子了，为了避免继续接收到售楼处推送过来的短信，小明需要取消之前订阅的事件。现在给event对象增加remove方法

event.remove = function( key, fn ){
    var fns = this.clientList[ key ];
    if ( !fns ){ // 如果key 对应的消息没有被人订阅，则直接返回
        return false;
    }
    if ( !fn ){ // 如果没有传入具体的回调函数，表示需要取消key 对应消息的所有订阅
        fns && ( fns.length = 0 );
    }else{
        for ( var l = fns.length - 1; l >=0; l-- ){ // 反向遍历订阅的回调函数列表
            var _fn = fns[ l ];
            if ( _fn === fn ){
                fns.splice( l, 1 ); // 删除订阅者的回调函数
            }
        }
    }
};
var salesOffices = {};
var installEvent = function( obj ){
    for ( var i in event ){
        obj[ i ] = event[ i ];
    }
}
installEvent( salesOffices );

salesOffices.listen( 'squareMeter88', fn1 = function( price ){ // 小明订阅消息
    console.log( '价格= ' + price );
});

salesOffices.listen( 'squareMeter88', fn2 = function( price ){ // 小红订阅消息
    console.log( '价格= ' + price );
});

salesOffices.remove( 'squareMeter88', fn1 ); // 删除小明的订阅
salesOffices.trigger( 'squareMeter88', 2000000 ); // 输出：2000000

网站登录

　　假如正在开发一个商城网站，网站里有header头部、nav导航、消息列表、购物车等模块。这几个模块的渲染有一个共同的前提条件，就是必须先用ajax异步请求获取用户的登录信息。这是很正常的，比如用户的名字和头像要显示在header模块里，而这两个字段都来自用户登录后返回的信息。至于ajax请求什么时候能成功返回用户信息，这点没有办法确定

　　但现在还不足以说服在此使用发布—订阅模式，因为异步的问题通常也可以用回调函数来解决。更重要的一点是，不知道除了header头部、nav导航、消息列表、购物车之外，将来还有哪些模块需要使用这些用户信息。如果它们和用户信息模块产生了强耦合，比如下面这样的形式：

login.succ(function(data){
    header.setAvatar( data.avatar); // 设置header 模块的头像
    nav.setAvatar( data.avatar ); // 设置导航模块的头像
    message.refresh(); // 刷新消息列表
    cart.refresh(); // 刷新购物车列表
});

　　现在必须了解header模块里设置头像的方法叫setAvatar、购物车模块里刷新的方法叫refresh，这种耦合性会使程序变得僵硬，header模块不能随意再改变setAvatar的方法名，它自身的名字也不能被改为header1、header2。这是针对具体实现编程的典型例子，针对具体实现编程是不被赞同的

　　等到有一天，项目中又新增了一个收货地址管理的模块，在最后部分加上这行代码：

login.succ(function(data){
    header.setAvatar( data.avatar); // 设置header 模块的头像
    nav.setAvatar( data.avatar ); // 设置导航模块的头像
    message.refresh(); // 刷新消息列表
    cart.refresh(); // 刷新购物车列表
    address.refresh();
});

　　用发布—订阅模式重写之后，对用户信息感兴趣的业务模块将自行订阅登录成功的消息事件。当登录成功时，登录模块只需要发布登录成功的消息，而业务方接受到消息之后，就会开始进行各自的业务处理，登录模块并不关心业务方究竟要做什么，也不想去了解它们的内部细节。改进后的代码如下：

$.ajax('http://xx.com?login',function(data){    //登录成功
  login.trigger('loginSucc',data);    //发布登录成功的消息
});

　　各模块监听登录成功的消息：

var header = (function(){ // header 模块
    login.listen( 'loginSucc', function( data){
        header.setAvatar( data.avatar );
    });
    return {
        setAvatar: function( data ){
            console.log( '设置header 模块的头像' );
        }
    }
})();

var nav = (function(){ // nav 模块
    login.listen( 'loginSucc', function( data ){
        nav.setAvatar( data.avatar );
    });
    return {
        setAvatar: function( avatar ){
            console.log( '设置nav 模块的头像' );
        }
    }
})();

　　如上所述，随时可以把setAvatar的方法名改成setTouxiang。如果有一天在登录完成之后，又增加一个刷新收货地址列表的行为，那么只要在收货地址模块里加上监听消息的方法即可，代码如下：

var address = (function(){ // nav 模块
    login.listen( 'loginSucc', function( obj ){
        address.refresh( obj );
    });
    return {
        refresh: function( avatar ){
            console.log( '刷新收货地址列表' );
        }
    }
})();

全局发布订阅对象

　　刚刚实现的发布—订阅模式，给售楼处对象和登录对象都添加了订阅和发布的功能，这里还存在两个小问题：1、给每个发布者对象都添加了listen和trigger方法，以及一个缓存列表clientList，这其实是一种资源浪费；2、小明跟售楼处对象还是存在一定的耦合性，小明至少要知道售楼处对象的名字是salesOffices，才能顺利的订阅到事件

salesOffices.listen('squareMeter100',function(price){    //小明订阅消息
  console.log('价格='+price);
});

　　如果小明还关心300平方米的房子，而这套房子的卖家是salesOffices2，这意味着小明要开始订阅salesOffices2对象。见如下代码：

salesOffices2.listen('squareMeter300',function(price){    //小明订阅消息
  console.log('价格='+price);
});

　　其实在现实中，买房子未必要亲自去售楼处，只要把订阅的请求交给中介公司，而各大房产公司也只需要通过中介公司来发布房子信息。这样一来，不用关心消息是来自哪个房产公司，在意的是能否顺利收到消息。当然，为了保证订阅者和发布者能顺利通信，订阅者和发布者都必须知道这个中介公司

　　同样在程序中，发布—订阅模式可以用一个全局的Event对象来实现，订阅者不需要了解消息来自哪个发布者，发布者也不知道消息会推送给哪些订阅者，Event作为一个类似“中介者”的角色，把订阅者和发布者联系起来。见如下代码：

var Event = (function(){
    var clientList = {},
    listen,
    trigger,
    remove;
    listen = function( key, fn ){
        if ( !clientList[ key ] ){
            clientList[ key ] = [];
        }
        clientList[ key ].push( fn );
    };
    trigger = function(){
        var key = Array.prototype.shift.call( arguments ),
        fns = clientList[ key ];
        if ( !fns || fns.length === 0 ){
            return false;
        }
        for( var i = 0, fn; fn = fns[ i++ ]; ){
            fn.apply( this, arguments );
        }
    };
    remove = function( key, fn ){
        var fns = clientList[ key ];
        if ( !fns ){
            return false;
        }
        if ( !fn ){
            fns && ( fns.length = 0 );
        }else{
            for ( var l = fns.length - 1; l >=0; l-- ){
                var _fn = fns[ l ];
                if ( _fn === fn ){
                    fns.splice( l, 1 );
                }
            }
        }
    };
    return {
        listen: listen,
        trigger: trigger,
        remove: remove
    }
})();

Event.listen( 'squareMeter88', function( price ){ // 小红订阅消息
    console.log( '价格= ' + price ); // 输出：'价格=2000000'
});

Event.trigger( 'squareMeter88', 2000000 ); // 售楼处发布消息

【模块间通信】

　　上面实现的发布—订阅模式的实现，是基于一个全局的Event对象，利用它可以在两个封装良好的模块中进行通信，这两个模块可以完全不知道对方的存在

　　比如现在有两个模块，a模块里面有一个按钮，每次点击按钮之后，b模块里的div中会显示按钮的总点击次数，用全局发布—订阅模式完成下面的代码，使得a模块和b模块可以在保持封装性的前提下进行通信

<button id="count">点我</button>
<div id="show"></div>
<script type="text/JavaScript">
    var a = (function(){
        var count = 0;
        var button = document.getElementById( 'count' );
        button.onclick = function(){
            Event.trigger( 'add', count++ );
        }
    })();
    var b = (function(){
        var div = document.getElementById( 'show' );
        Event.listen( 'add', function( count ){
            div.innerHTML = count;
        });
    })();
</script>

　　但要留意一个问题，模块之间如果用了太多的全局发布—订阅模式来通信，那么模块与模块之间的联系就被隐藏到了背后。最终会搞不清楚消息来自哪个模块，或者消息会流向哪些模块，这又会给维护带来一些麻烦，也许某个模块的作用就是暴露一些接口给其他模块调用

【先发布后订阅】

　　常见的发布—订阅模式，都是订阅者必须先订阅一个消息，随后才能接收到发布者发布的消息。在某些情况下，需要先将这条消息保存下来，等到有对象来订阅它的时候，再重新把消息发布给订阅者。就如同QQ中的离线消息一样，离线消息被保存在服务器中，接收人下次登录上线之后，可以重新收到这条消息

/**************先发布后订阅********************/
Event.trigger('click',1);
Event.listen('click',function(a){
  console.log(a);    //输出：1
});

　　这种需求在实际项目中是存在的，比如在商城网站中，获取到用户信息之后才能渲染用户导航模块，而获取用户信息的操作是一个ajax异步请求。当ajax请求成功返回之后会发布一个事件，在此之前订阅了此事件的用户导航模块可以接收到这些用户信息

　　但是这只是理想的状况，因为异步的原因，不能保证ajax请求返回的时间，有时候它返回得比较快，而此时用户导航模块的代码还没有加载好（还没有订阅相应事件），特别是在用了一些模块化惰性加载的技术后，这是很可能发生的事情。也许还需要一个方案，使得的发布—订阅对象拥有先发布后订阅的能力

　　为了满足这个需求，要建立一个存放离线事件的堆栈，当事件发布的时候，如果此时还没有订阅者来订阅这个事件，暂时把发布事件的动作包裹在一个函数里，这些包装函数将被存入堆栈中，等到终于有对象来订阅此事件的时候，将遍历堆栈并且依次执行这些包装函数，也就是重新发布里面的事件。当然离线事件的生命周期只有一次，就像QQ的未读消息只会被重新阅读一次，所以刚才的操作只能进行一次

【全局事件的命名冲突】

　　全局的发布—订阅对象里只有一个clinetList来存放消息名和回调函数，大家都通过它来订阅和发布各种消息，久而久之，难免会出现事件名冲突的情况，所以还可以给Event对象提供创建命名空间的功能

/**************使用命名空间********************/
Event.create('namespace1').listen('click',function(a){
  console.log(a);    //输出：1
});
Event.create('namespace1').trigger('click',1);
Event.create('namespace2').listen('click',function(a){
  console.log(a);    //输出：2
});
Event.create('namespace2').trigger('click',2);

　　下面是完整代码

var Event = (function(){
    var global = this,
    Event,
    _default = 'default';
    Event = function(){
        var _listen,
        _trigger,
        _remove,
        _slice = Array.prototype.slice,
        _shift = Array.prototype.shift,
        _unshift = Array.prototype.unshift,
        namespaceCache = {},
        _create,
        find,
        each = function( ary, fn ){
            var ret;
            for ( var i = 0, l = ary.length; i < l; i++ ){
                var n = ary[i];
                ret = fn.call( n, i, n);
            }
            return ret;
        };
        _listen = function( key, fn, cache ){
            if ( !cache[ key ] ){
                cache[ key ] = [];
            }
            cache[key].push( fn );
        };
        _remove = function( key, cache ,fn){
            if ( cache[ key ] ){
                if( fn ){
                    for( var i = cache[ key ].length; i >= 0; i-- ){
                        if( cache[ key ] === fn ){
                            cache[ key ].splice( i, 1 );
                        }
                    }
                }else{
                    cache[ key ] = [];
                }
            }
        };
        _trigger = function(){
            var cache = _shift.call(arguments),
            key = _shift.call(arguments),
            args = arguments,
            _self = this,
            ret,
            stack = cache[ key ];
            if ( !stack || !stack.length ){
                return;
            }
            return each( stack, function(){
                return this.apply( _self, args );
            });
        };
        _create = function( namespace ){
            var namespace = namespace || _default;
            var cache = {},
            offlineStack = [], // 离线事件
            ret = {
                listen: function( key, fn, last ){
                    _listen( key, fn, cache );
                    if ( offlineStack === null ){
                        return;
                    }
                    if ( last === 'last' ){
                    }else{
                        each( offlineStack, function(){
                            this();
                        });
                    }
                    offlineStack = null;
                },
                one: function( key, fn, last ){
                    _remove( key, cache );
                    this.listen( key, fn ,last );
                },
                remove: function( key, fn ){
                    _remove( key, cache ,fn);
                },
                trigger: function(){
                    var fn,
                    args,
                    _self = this;
                    _unshift.call( arguments, cache );
                    args = arguments;
                    fn = function(){
                        return _trigger.apply( _self, args );
                    };
                    if ( offlineStack ){
                        return offlineStack.push( fn );
                    }
                    return fn();
                }
            };
            return namespace ?
            ( namespaceCache[ namespace ] ? namespaceCache[ namespace ] :
                namespaceCache[ namespace ] = ret )
            : ret;
        };
        return {
            create: _create,
            one: function( key,fn, last ){
                var event = this.create( );
                event.one( key,fn,last );
            },
            remove: function( key,fn ){
                var event = this.create( );
                event.remove( key,fn );
            },
            listen: function( key, fn, last ){
                var event = this.create( );
                event.listen( key, fn, last );
            },
            trigger: function(){
                var event = this.create( );
                event.trigger.apply( this, arguments );
            }
        };
    }();
    return Event;
})();

　　发布—订阅模式，也就是常说的观察者模式，它的优点非常明显，一为时间上的解耦，二为对象之间的解耦。应用也非常广泛，既可以用在异步编程中，也可以帮助完成更松耦合的代码编写。发布—订阅模式还可以用来帮助实现一些别的设计模式，比如中介者模式。从架构上来看，无论是MVC还是MVVM，都少不了发布—订阅模式的参与，而且javascript本身也是一门基于事件驱动的语言

　　当然，发布—订阅模式也不是完全没有缺点。创建订阅者本身要消耗一定的时间和内存，而且订阅一个消息后，也许此消息最后都未发生，但这个订阅者会始终存在于内存中。另外，发布—订阅模式虽然可以弱化对象之间的联系，但如果过度使用的话，对象和对象之间的必要联系也将被深埋在背后，会导致程序难以跟踪维护和理解。特别是有多个发布者和订阅者嵌套到一起的时候，要跟踪一个bug不是件轻松的事情