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JS 设计模式应用实践 - 观察者模式与发布订阅的差异与实现

夢幻星辰
发布: 2025-09-22 18:08:01
原创
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观察者模式中主体直接通知观察者,两者存在耦合;发布-订阅模式通过事件总线解耦发布者与订阅者。1. 观察者模式:主体维护观察者列表并主动调用其更新方法,适用于关系明确、局部通信的场景。2. 发布-订阅模式:引入事件总线作为中间人,发布者与订阅者仅与总线交互,实现完全解耦,适合跨模块、全局通信。3. 现代前端框架如React、Vue的状态管理采用发布-订阅思想,因组件化架构需扁平化通信、异步处理和高解耦。4. 选择依据:若对象间关系紧密且范围小,选观察者模式;若需高度解耦、跨模块通信或未来扩展性强,选发布-订阅模式。5. 发布-订阅虽提升灵活性,但过度使用可能导致事件流混乱、调试困难。

js 设计模式应用实践 - 观察者模式与发布订阅的差异与实现

在JavaScript中,观察者模式(Observer Pattern)和发布-订阅模式(Publish-Subscribe Pattern)都是实现对象间一对多通信的有效方式,但它们在解耦程度和实现机制上存在显著差异。核心观点是:观察者模式中,主体(Subject)直接管理并通知它的观察者(Observer),两者之间存在直接的引用关系;而发布-订阅模式则引入了一个中间的事件调度中心(Event Bus/Broker),发布者(Publisher)和订阅者(Subscriber)都只与这个中心交互,彼此之间完全解耦。

解决方案

在我看来,理解这两种模式的关键在于“谁知道谁”。在观察者模式里,主体是“知道”它的观察者的,它维护着一个观察者列表,并在自身状态变化时,遍历这个列表并直接调用观察者的更新方法。这就像一个明星(主体)直接告诉他的粉丝团(观察者)他的最新动态。

// 观察者模式:主体直接管理观察者
class Subject {
    constructor() {
        this.observers = []; // 主体知道所有观察者
    }

    addObserver(observer) {
        this.observers.push(observer);
    }

    removeObserver(observer) {
        this.observers = this.observers.filter(obs => obs !== observer);
    }

    notify(data) {
        console.log("Subject: My state changed, notifying observers...");
        this.observers.forEach(observer => observer.update(data));
    }
}

class Observer {
    constructor(name) {
        this.name = name;
    }

    update(data) {
        console.log(`${this.name}: Received update - ${data}`);
    }
}

// 使用
const mySubject = new Subject();
const obsA = new Observer('Observer A');
const obsB = new Observer('Observer B');

mySubject.addObserver(obsA);
mySubject.addObserver(obsB);

mySubject.notify('New data available!');
// Output:
// Subject: My state changed, notifying observers...
// Observer A: Received update - New data available!
// Observer B: Received update - New data available!
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而发布-订阅模式则完全不同。它引入了一个“中间人”——事件总线(Event Bus)或消息代理(Message Broker)。发布者仅仅向这个中间人发布某个“主题”的事件,它根本不知道谁会订阅这个主题。同样,订阅者也只是向中间人订阅它感兴趣的“主题”,它也不知道是哪个发布者发布了这些事件。这就像一个公告板(事件总线),有人在上面贴通知(发布),有人去看自己感兴趣的通知(订阅),发通知的和看通知的彼此不认识。

// 发布-订阅模式:通过事件总线解耦发布者和订阅者
class EventBus {
    constructor() {
        this.subscribers = {}; // topic: [callbacks]
    }

    subscribe(topic, callback) {
        if (!this.subscribers[topic]) {
            this.subscribers[topic] = [];
        }
        this.subscribers[topic].push(callback);
        // 返回一个取消订阅的函数,便于管理
        return () => {
            this.subscribers[topic] = this.subscribers[topic].filter(cb => cb !== callback);
        };
    }

    publish(topic, data) {
        if (this.subscribers[topic]) {
            console.log(`EventBus: Publishing topic "${topic}" with data:`, data);
            this.subscribers[topic].forEach(callback => {
                try {
                    callback(data);
                } catch (error) {
                    console.error(`Error in subscriber for topic "${topic}":`, error);
                }
            });
        }
    }
}

// 使用
const globalEventBus = new EventBus();

// 订阅者
const unsubscribeLogger = globalEventBus.subscribe('userLoggedIn', (userData) => {
    console.log(`Logger Service: User ${userData.username} logged in.`);
});

const unsubscribeWelcome = globalEventBus.subscribe('userLoggedIn', (userData) => {
    console.log(`Welcome Message: Hello, ${userData.username}!`);
});

// 发布者
function simulateLogin(user) {
    console.log(`Simulating login for ${user.username}...`);
    globalEventBus.publish('userLoggedIn', user);
}

simulateLogin({ userId: 1, username: 'Alice' });
// Output:
// Simulating login for Alice...
// EventBus: Publishing topic "userLoggedIn" with data: { userId: 1, username: 'Alice' }
// Logger Service: User Alice logged in.
// Welcome Message: Hello, Alice!

unsubscribeLogger(); // 移除日志服务的订阅

simulateLogin({ userId: 2, username: 'Bob' });
// Output:
// Simulating login for Bob...
// EventBus: Publishing topic "userLoggedIn" with data: { userId: 2, username: 'Bob' }
// Welcome Message: Hello, Bob!
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从代码层面看,最大的区别就是那个

EventBus
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。观察者模式里,
Subject
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承担了
EventBus
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的部分职责,它直接维护了订阅列表。而发布-订阅模式则把这个职责抽离成了一个独立的模块。这种分离带来的就是更高的解耦度。

为什么在现代前端框架中,我们更多地看到类似发布订阅的模式?

这确实是一个很有意思的现象。现代前端框架,如React(通过Context API、Redux/MobX等状态管理库)、Vue(通过Vuex/Pinia等状态管理库,或早期的EventBus模式),它们在组件间通信和状态管理上,都大量借鉴了发布-订阅的思想。究其原因,我认为主要有以下几点:

首先是组件化架构的必然选择。在大型前端应用中,组件树可能非常深,层级复杂。如果采用传统的观察者模式,一个深层嵌套的子组件要通知一个远方的兄弟组件或祖先组件,就需要通过props一层层传递回调函数(props drilling),或者直接引用(这会造成紧耦合)。这很快就会变得难以维护和理解。发布-订阅模式提供了一个“扁平化”的通信渠道,任何组件都可以发布事件,任何组件都可以订阅事件,只要它们约定好事件的“主题”,就可以进行通信,而无需知道彼此的具体位置和引用。

其次是实现真正的解耦和模块化。发布-订阅模式让发布者和订阅者之间没有任何直接依赖。这意味着你可以独立开发、测试和部署不同的模块或组件,只要它们遵守相同的事件协议。一个组件可以发布一个事件,即使当前没有任何订阅者,它也能正常工作。未来如果需要新的功能来响应这个事件,只需要添加一个新的订阅者即可,而无需修改发布者。这种高度解耦对于大型团队协作和长期项目维护至关重要。

再者,状态管理的需求。像Redux、Vuex这样的状态管理库,其核心机制就是发布-订阅模式的变体。当应用的状态(store)发生变化时,它会通知所有订阅了这些状态变化的组件进行更新。组件不需要直接“观察”store,而是通过连接器(connect)或hooks向store“订阅”变化,store则作为发布者,在状态更新时“发布”通知。这使得状态变化可预测、可追溯,并且能高效地更新UI。

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最后,异步和跨模块通信的便利性。在复杂的应用中,事件往往需要跨越不同的模块,甚至可能涉及异步操作。发布-订阅模式天生就适合处理这类场景。事件总线可以很容易地集成异步处理机制(例如,将事件放入队列,稍后处理),并且它提供了一个统一的接口来管理所有事件流,这在观察者模式中,如果主体过多,就会变得非常碎片化。

所以,与其说现代框架“模仿”了发布-订阅,不如说它们在实践中自然而然地演化出了这种高度解耦的通信机制,因为这是解决复杂前端应用通信挑战的优雅之道。

如何选择:观察者模式还是发布订阅模式?

选择这两种模式,在我看来,主要取决于你对耦合度系统规模的容忍度和需求。没有绝对的优劣,只有更适合特定场景的选择。

我通常会这样考虑:

选择观察者模式的场景:

  • 紧密耦合且关系明确的一对多关系: 如果你有一个明确的“主体”对象,它直接拥有并管理它的“观察者”列表,并且主体和观察者之间的关系是直接且强烈的,那么观察者模式可能更合适。例如,一个数据模型(Subject)需要通知所有直接依赖它的UI组件(Observer)进行更新。主体明确知道谁在观察它。
  • 小范围、局部性的通信: 当通信范围仅限于少数几个对象之间,且这些对象都在同一个模块或组件的紧密控制之下时,观察者模式的实现会更简单、更直接,开销也更小。
  • 同步通知是预期行为: 观察者模式通常意味着主体状态变化后,会立即、同步地通知所有观察者。如果这是你希望的行为,那么它很合适。
  • 示例:
    • DOM元素上的事件监听器:一个按钮(Subject)直接管理它的点击处理函数(Observer)。
    • 一个自定义表单控件(Subject)通知其父级表单(Observer)其值已更改。

选择发布-订阅模式的场景:

  • 高度解耦是首要目标: 如果你希望发布者和订阅者之间完全不知道彼此的存在,只通过一个中间人进行通信,那么发布-订阅模式是理想选择。这对于构建可插拔、可扩展的系统至关重要。
  • 跨模块、全局性的通信: 当事件需要跨越整个应用程序的不同部分,或者在完全不相关的组件之间进行通信时,一个全局的事件总线能提供一个统一、清晰的通信渠道。
  • 异步处理事件的需求: 虽然发布-订阅模式本身不强制异步,但事件总线更容易集成异步处理机制(例如,将事件推入队列,稍后处理),这对于处理耗时操作或避免UI阻塞非常有用。
  • 未来扩展性考虑: 如果你预计未来会有新的功能需要响应现有事件,或者新的模块需要发布事件,而不想修改现有代码,发布-订阅模式能提供更大的灵活性。
  • 示例:
    • 用户登录后,需要通知导航栏更新、分析服务记录、欢迎消息显示等多个不相关的模块。
    • 一个第三方插件发布特定事件,而你的应用可以订阅这些事件来扩展功能。
    • 大型单页应用中的状态管理,如Redux或Vuex,它们通过发布-订阅机制通知组件状态变化。

我的经验是,对于小型、简单且耦合关系明确的场景,观察者模式足够用,甚至更直接。但对于复杂、大型应用,特别是需要高度模块化和解耦的前端项目,发布-订阅模式的优势会非常明显,它能有效降低系统复杂度,提升可维护性。当然,过度使用发布-订阅也可能导致事件流难以追踪,增加调试难度

以上就是JS 设计模式应用实践 - 观察者模式与发布订阅的差异与实现的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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