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如何设计一个JavaScript插件系统,编程思维比死磕API更重要

2020.09.01 21:30 3750浏览

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WordPress有插件、 jQuery有插件、Gatsby、Eleventy和Vue也是如此。

插件是库和框架的常见功能,并且有一个很好的理由:它们允许开发人员以安全,可扩展的方式添加功能。这使核心项目更具价值,并建立了一个社区——所有这些都不会增加额外的维护负担。太好了!

那么如何去构建一个插件系统呢?让我们用JavaScript构建一个我们自己的插件来回答这个问题。

让我们构建一个插件系统

让我们从一个名为BetaCalc的示例项目开始。BetaCalc的目标是成为一个简约的JavaScript计算器,其他开发人员可以在其中添加“按钮”。以下是一些基本的入门代码:

// 计算器
const betaCalc = {
  currentValue: 0,
  
  setValue(newValue) {
    this.currentValue = newValue;
    console.log(this.currentValue);
  },
  
  plus(addend) {
    this.setValue(this.currentValue + addend);
  },
  
  minus(subtrahend) {
    this.setValue(this.currentValue - subtrahend);
  }
};

// 使用计算器
betaCalc.setValue(3); // => 3
betaCalc.plus(3);     // => 6
betaCalc.minus(2);    // => 4

我们将计算器定义为一种客观事物,以使事情变得简单,计算器通过 console.log 打印结果来工作。

目前功能确实很有限。我们有一个 setValue 方法,该方法接受一个数字并将其显示在“屏幕”上。我们还有加法(plus)和减法(minus)方法,它们将对当前显示的值执行一个运算。

现在该添加更多功能了。首先创建一个插件系统。

世界上最小的插件系统

我们将从创建一个注册(register)方法开始,其他开发人员可以使用该方法向BetaCalc注册插件。该方法的工作很简单:获取外部插件,获取其 exec 函数,并将其作为新方法附加到我们的计算器上:

// 计算器
const betaCalc = {
  // ...其他计算器代码在这里

  register(plugin) {
    const { name, exec } = plugin;
    this[name] = exec;
  }
};

这是一个示例插件,为我们的计算器提供了一个“平方(squared)”按钮:

// 定义插件
const squaredPlugin = {
  name: 'squared',
  exec: function() {
    this.setValue(this.currentValue * this.currentValue)
  }
};

// 注册插件
betaCalc.register(squaredPlugin);

在许多插件系统中,插件通常分为两个部分:

  1. 要执行的代码
  2. 元数据(例如名称,描述,版本号,依赖项等)

在我们的插件中,exec 函数包含我们的代码,name 是我们的元数据。注册插件后,exec 函数将作为一种方法直接附加到我们的 betaCalc 对象,从而可以访问BetaCalc的 this

现在,BetaCalc有一个新的“平方”按钮,可以直接调用:

betaCalc.setValue(3); // => 3
betaCalc.plus(2);     // => 5
betaCalc.squared();   // => 25
betaCalc.squared();   // => 625

这个系统有很多优点。该插件是一种简单的对象字面量,可以传递给我们的函数。这意味着插件可以通过npm下载并作为ES6模块导入。易于分发是超级重要的!

但是我们的系统有一些缺陷。

通过为插件提供访问BetaCalc的 this 权限,他们可以对所有BetaCalc的代码进行读/写访问。虽然这对于获取和设置 currentValue 很有用,但也很危险。如果插件要重新定义内部函数(如 setValue),则它可能会为BetaCalc和其他插件产生意外的结果。这违反了开放-封闭原则,即一个软件实体应该是开放的扩展,但封闭修改。

另外,“squared”函数通过产生副作用发挥作用。这在JavaScript中并不少见,但感觉并不好——特别是当其他插件可能处在同一内部状态的情况下。一种更实用的方法将大大有助于使我们的系统更安全、更可预测。

更好的插件架构

让我们再来看看一个更好的插件架构。下一个例子同时改变了计算器和它的插件API:

// 计算器
const betaCalc = {
  currentValue: 0,
  
  setValue(value) {
    this.currentValue = value;
    console.log(this.currentValue);
  },
 
  core: {
    'plus': (currentVal, addend) => currentVal + addend,
    'minus': (currentVal, subtrahend) => currentVal - subtrahend
  },

  plugins: {},    

  press(buttonName, newVal) {
    const func = this.core[buttonName] || this.plugins[buttonName];
    this.setValue(func(this.currentValue, newVal));
  },

  register(plugin) {
    const { name, exec } = plugin;
    this.plugins[name] = exec;
  }
};
  
// 我们得插件,平方插件
const squaredPlugin = { 
  name: 'squared',
  exec: function(currentValue) {
    return currentValue * currentValue;
  }
};

betaCalc.register(squaredPlugin);

// 使用计算器
betaCalc.setValue(3);      // => 3
betaCalc.press('plus', 2); // => 5
betaCalc.press('squared'); // => 25
betaCalc.press('squared'); // => 625

我们在这里做了一些值得注意的更改。

首先,我们将插件与“核心(core)”计算器方法(如plus和minus)分开,方法是将其放入自己的插件对象中。将我们的插件存储在plugins 对象中可使我们的系统更安全。现在,访问此plugins的插件将看不到BetaCalc属性,而只能看到 betaCalc.plugins 的属性。

其次,我们实现了一个 press 方法,该方法按名称查找按钮的功能,然后调用它。现在,当我们调用插件的 exec 函数时,我们将当前的计算器值(currentValue )传递给该函数,并期望它返回新的计算器值。

本质上,这个新的 press 方法将我们所有的计算器按钮转换为纯函数。他们获取一个值,执行一个操作,然后返回结果。这有很多好处:

  • 它简化了API。
  • 它使测试更加容易(对于BetaCalc和插件本身)。
  • 它减少了我们系统的依赖性,使其更松散地耦合在一起。

这种新架构比第一个示例受到更多限制,但效果很好。我们基本上为插件作者设置了护栏,限制他们只能做我们希望他们做的改动。

实际上,它可能太严格了!现在,我们的计算器插件只能对 currentValue 进行操作。如果插件作者想要添加高级功能(例如“记忆”按钮或跟踪历史记录的方式),那么他们将无能为力。

也许这就是好的。你给插件作者的能力是一种微妙的平衡。给他们太多的权力可能会影响你项目的稳定性。但给它们的权力太小,它们就很难解决自己的问题——在这种情况下,你还不如不要插件。

我们还能做什么?

我们还有很多工作可以改善我们的系统。

如果插件作者忘记定义名称或返回值,我们可以添加错误处理以通知插件作者。像QA开发人员一样思考并想象一下我们的系统如何崩溃,以便我们能够主动处理这些情况,这是很好的。

我们可以扩展插件的功能范围。当前,一个BetaCalc插件可以添加一个按钮。但是,如果它还可以注册某些生命周期事件的回调(例如当计算器将要显示值时)怎么办?或者说,如果有一个专门的地方让它在多个交互中存储一段状态呢?这会不会开辟一些新的用例?

我们还可以扩展插件注册的功能。如果一个插件可以通过一些初始设置来注册呢?这是否能使插件更加灵活?如果一个插件作者想注册一整套按钮,而不是一个单一的按钮——比如“BetaCalc统计包”?需要做哪些改动来支持呢?

你的插件系统

BetaCalc及其插件系统都非常简单。如果你的项目较大,则需要探索其他一些插件架构。

一个很好的起点是查看现有项目,以获取成功的插件系统的示例。对于JavaScript,这可能意味着jQuery,Gatsby,D3,CKEditor或其他。你可能还想熟悉各种JavaScript设计模式,每种模式都提供了不同的接口和耦合程度,这给你提供了很多好的插件架构选择。了解这些选项有助于你更好地平衡使用你的项目的每个人的需求。

除了模式本身之外,你还可以借鉴许多好的软件开发原则来做出此类决策。我已经提到了一些方法(例如开闭原则和松散耦合),但是其他一些相关的方法包括Demeter定律和依赖注入。

我知道这听起来很多,但你必须进行研究。没有什么比让每个人都重写他们的插件更痛苦的了,因为你需要更改插件架构。这是一种快速失去信任的方式,让人们失去对未来贡献的信心。

总结

从头开始编写好的插件架构是困难的!你必须平衡很多考虑因素,才能建立一个满足大家需求的系统。它是否足够简单?功能够强大吗?它是否能长期工作?

不过这也是值得的,有一个好的插件系统对大家都有帮助,开发者可以自由地解决他们的问题。最终用户可以从中选择大量可选择的特性。你可以围绕你的项目建立一个生态系统和社区。这是一个三赢的局面。

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