深入理解JavaScript系列(3) 全面解析Module模式

简介
Module模式是JavaScript编程中一个非常通用的模式，一般情况下，大家都知道基本用法，本文尝试着给大家更多该模式的高级使用方式。
首先我们来看看Module模式的基本特征：
模块化，可重用
封装了变量和function，和全局的namaspace不接触，松耦合
只暴露可用public的方法，其它私有方法全部隐藏
关于Module模式，最早是由YUI的成员Eric Miraglia在4年前提出了这个概念，我们将从一个简单的例子来解释一下基本的用法（如果你已经非常熟悉了，请忽略这一节）。
基本用法
先看一下最简单的一个实现，代码如下：

var Calculator = function (eq) { 
//这里可以声明私有成员 
var eqCtl = document.getElementById(eq); 
return { 
// 暴露公开的成员 
add: function (x, y) { 
var val = x + y; 
eqCtl.innerHTML = val; 
} 
}; 
};

我们可以通过如下的方式来调用：

var calculator = new Calculator('eq'); 
calculator.add(2, 2);

大家可能看到了，每次用的时候都要new一下，也就是说每个实例在内存里都是一份copy，如果你不需要传参数或者没有一些特殊苛刻的要求的话，我们可以在最后一个}后面加上一个括号，来达到自执行的目的，这样该实例在内存中只会存在一份copy，不过在展示他的优点之前，我们还是先来看看这个模式的基本使用方法吧。
匿名闭包
匿名闭包是让一切成为可能的基础，而这也是JavaScript最好的特性，我们来创建一个最简单的闭包函数，函数内部的代码一直存在于闭包内，在整个运行周期内，该闭包都保证了内部的代码处于私有状态。

(function () { 
// ... 所有的变量和function都在这里声明，并且作用域也只能在这个匿名闭包里 
// ...但是这里的代码依然可以访问外部全局的对象 
}());

注意，匿名函数后面的括号，这是JavaScript语言所要求的，因为如果你不声明的话，JavaScript解释器默认是声明一个function函数，有括号，就是创建一个函数表达式，也就是自执行，用的时候不用和上面那样在new了，当然你也可以这样来声明：
(function () {/* 内部代码 */})();
不过我们推荐使用第一种方式，关于函数自执行，我后面会有专门一篇文章进行详解，这里就不多说了。
引用全局变量
JavaScript有一个特性叫做隐式全局变量，不管一个变量有没有用过，JavaScript解释器反向遍历作用域链来查找整个变量的var声明，如果没有找到var，解释器则假定该变量是全局变量，如果该变量用于了赋值操作的话，之前如果不存在的话，解释器则会自动创建它，这就是说在匿名闭包里使用或创建全局变量非常容易，不过比较困难的是，代码比较难管理，尤其是阅读代码的人看着很多区分哪些变量是全局的，哪些是局部的。
不过，好在在匿名函数里我们可以提供一个比较简单的替代方案，我们可以将全局变量当成一个参数传入到匿名函数然后使用，相比隐式全局变量，它又清晰又快，我们来看一个例子：

(function ($, YAHOO) { 
// 这里，我们的代码就可以使用全局的jQuery对象了，YAHOO也是一样 
} (jQuery, YAHOO));

现在很多类库里都有这种使用方式，比如jQuery源码。
不过，有时候可能不仅仅要使用全局变量，而是也想声明全局变量，如何做呢？我们可以通过匿名函数的返回值来返回这个全局变量，这也就是一个基本的Module模式，来看一个完整的代码：

var blogModule = (function () { 
var my = {}, privateName = "博客园"; 
function privateAddTopic(data) { 
// 这里是内部处理代码 
} 
my.Name = privateName; 
my.AddTopic = function (data) { 
privateAddTopic(data); 
}; 
return my; 
} ());

上面的代码声明了一个全局变量blogModule，并且带有2个可访问的属性：blogModule.AddTopic和blogModule.Name，除此之外，其它代码都在匿名函数的闭包里保持着私有状态。同时根据上面传入全局变量的例子，我们也可以很方便地传入其它的全局变量。
高级用法
上面的内容对大多数用户已经很足够了，但我们还可以基于此模式延伸出更强大，易于扩展的结构，让我们一个一个来看。
扩展
Module模式的一个限制就是所有的代码都要写在一个文件，但是在一些大型项目里，将一个功能分离成多个文件是非常重要的，因为可以多人合作易于开发。再回头看看上面的全局参数导入例子，我们能否把blogModule自身传进去呢？答案是肯定的，我们先将blogModule传进去，添加一个函数属性，然后再返回就达到了我们所说的目的，上代码：

var blogModule = (function (my) { 
my.AddPhoto = function () { 
//添加内部代码 
}; 
return my; 
} (blogModule));

这段代码，看起来是不是有C#里扩展方法的感觉？有点类似，但本质不一样哦。同时尽管var不是必须的，但为了确保一致，我们再次使用了它，代码执行以后，blogModule下的AddPhoto就可以使用了，同时匿名函数内部的代码也依然保证了私密性和内部状态。
松耦合扩展
上面的代码尽管可以执行，但是必须先声明blogModule，然后再执行上面的扩展代码，也就是说步骤不能乱，怎么解决这个问题呢？我们来回想一下，我们平时声明变量的都是都是这样的：
var cnblogs = cnblogs || {} ;
这是确保cnblogs对象，在存在的时候直接用，不存在的时候直接赋值为{}，我们来看看如何利用这个特性来实现Module模式的任意加载顺序：

var blogModule = (function (my) { 
// 添加一些功能 
return my; 
} (blogModule || {}));

通过这样的代码，每个单独分离的文件都保证这个结构，那么我们就可以实现任意顺序的加载，所以，这个时候的var就是必须要声明的，因为不声明，其它文件读取不到哦。
紧耦合扩展
虽然松耦合扩展很牛叉了，但是可能也会存在一些限制，比如你没办法重写你的一些属性或者函数，也不能在初始化的时候就是用Module的属性。紧耦合扩展限制了加载顺序，但是提供了我们重载的机会，看如下例子：

var blogModule = (function (my) { 
var oldAddPhotoMethod = my.AddPhoto; 
my.AddPhoto = function () { 
// 重载方法，依然可通过oldAddPhotoMethod调用旧的方法 
}; 
return my; 
} (blogModule));

通过这种方式，我们达到了重载的目的，当然如果你想在继续在内部使用原有的属性，你可以调用oldAddPhotoMethod来用。
克隆与继承

var blogModule = (function (old) { 
var my = {}, 
key; 
for (key in old) { 
if (old.hasOwnProperty(key)) { 
my[key] = old[key]; 
} 
} 
var oldAddPhotoMethod = old.AddPhoto; 
my.AddPhoto = function () { 
// 克隆以后，进行了重写，当然也可以继续调用oldAddPhotoMethod 
}; 
return my; 
} (blogModule));

这种方式灵活是灵活，但是也需要花费灵活的代价，其实该对象的属性对象或function根本没有被复制，只是对同一个对象多了一种引用而已，所以如果老对象去改变它，那克隆以后的对象所拥有的属性或function函数也会被改变，解决这个问题，我们就得是用递归，但递归对function函数的赋值也不好用，所以我们在递归的时候eval相应的function。不管怎么样，我还是把这一个方式放在这个帖子里了，大家使用的时候注意一下就行了。
跨文件共享私有对象
通过上面的例子，我们知道，如果一个module分割到多个文件的话，每个文件需要保证一样的结构，也就是说每个文件匿名函数里的私有对象都不能交叉访问，那如果我们非要使用，那怎么办呢？ 我们先看一段代码：

var blogModule = (function (my) { 
var _private = my._private = my._private || {}, 
_seal = my._seal = my._seal || function () { 
delete my._private; 
delete my._seal; 
delete my._unseal; 
}, 
_unseal = my._unseal = my._unseal || function () { 
my._private = _private; 
my._seal = _seal; 
my._unseal = _unseal; 
}; 
return my; 
} (blogModule || {}));

任何文件都可以对他们的局部变量_private设属性，并且设置对其他的文件也立即生效。一旦这个模块加载结束，应用会调用 blogModule._seal()"上锁"，这会阻止外部接入内部的_private。如果这个模块需要再次增生，应用的生命周期内，任何文件都可以调用_unseal() ”开锁”，然后再加载新文件。加载后再次调用 _seal()”上锁”。
子模块
最后一个也是最简单的使用方式，那就是创建子模块

blogModule.CommentSubModule = (function () { 
var my = {}; 
// ... 
return my; 
} ());

尽管非常简单，我还是把它放进来了，因为我想说明的是子模块也具有一般模块所有的高级使用方式，也就是说你可以对任意子模块再次使用上面的一些应用方法。
总结
上面的大部分方式都可以互相组合使用的，一般来说如果要设计系统，可能会用到松耦合扩展，私有状态和子模块这样的方式。另外，我这里没有提到性能问题，但我认为Module模式效率高，代码少，加载速度快。使用松耦合扩展允许并行加载，这更可以提升下载速度。不过初始化时间可能要慢一些，但是为了使用好的模式，这是值得的。
参考文章：
http://yuiblog.com/blog/2007/06/12/module-pattern/
http://www.adequatelygood.com/2010/3/JavaScript-Module-Pattern-In-Depth
同步与推荐
本文已同步至目录索引：深入理解JavaScript系列
深入理解JavaScript系列文章，包括了原创，翻译，转载等各类型的文章，如果对你有用，请推荐支持一把，给大叔写作的动力。