前端必须掌握的设计模式——发布订阅模式

简介: 发布订阅模式(Publish-Subscribe Pattern)是一种设计模式,类似于观察者模式,但通过引入第三方中介实现发布者和订阅者的解耦。发布者不再直接通知订阅者,而是将消息发送给中介,由中介负责分发给订阅者。这种方式提高了异步支持和安全性,适合复杂、高并发场景,如消息队列和流处理系统。代码实现中,通过定义发布者、订阅者和中介接口,确保消息的正确传递。此模式在前端开发中广泛应用,例如Vue的数据双向绑定。

定义

       发布订阅模式(Publish-Subscribe Pattern)属于行为型设计模式,与观察者模式类似,但在消息通知的链路上是不一样的。简而言之,发布订阅模式可以看作是观察者模式的优化版本。

对比观察者模式

Pasted Graphic 20.png

观察者模式

  • 被观察者直接发消息给观察者,当消息事件触发时,被观察者直接通知所有列表中的观察者。
  • 被观察者耦合了一个观察者列表。
  • 异步支持不够,当触发消息事件时,被观察者直接通知观察者。
  • 安全性存在一定问题,观察者通常会对被观察者监听,可能得到被观察者内部的状态。

发布订阅模式

  • 不再直接通信,发布者和订阅者中间存在一个第三方中介,发布者和订阅者都与这个第三方通信。
  • 发布者不再维护观察者列表,甚至发布者和订阅者彼此并不知道对方的存在关系。
  • 异步可支持,当触发消息事件时,第三方中介可以进行延迟发送。
  • 安全性较好,发布者和订阅者解耦,需要通过第三方中介通信,获取发布者内部状态也必须通过特意暴露的方法才能访问。

       总体而言,发布订阅模式更适合一些大型的、复杂的、有异步要求、安全性要求高的场景,如:消息队列(RabbitMQ)、流处理(Kafka)。观察者模式相对实现更简单,适合一些轻量级、无特别要求的场景,如一些GUI工具。

举例说明

       上回书说到,蚁人、绿巨人、超人去商店购买能量饮料但缺货,商店老板一套观察者模式完美解决了供需问题。但随着商店生意日益兴旺,能量饮料也越卖越好,也常常供不应求。在这种环境下,商店老板要维护的客户也越来越多,无疑提升了商店的运营成本。

       上回书传送门:【前端必须掌握的设计模式——观察者模式】

       商店老板未雨绸缪,找到了一家第三方购物平台,将能量饮料等商品提交,客户可以在中间平台下单,平台再向商店下单,这样商店只需跟中间平台交互即可。

Pasted Graphic 13.png

       上述的情况,其实观察者模式也能够较轻松解决,当然只是在单场景下,如果商品数量较多时,商店可能就忙不过来了。同时,能量饮料随着销量的增长又推出了新品-紫色的葡萄口味,这时商店老板将新品也上传至中间平台。

  • 蚁人:我喜欢葡萄口味的,我不要旧的了,我只要新的。
  • 绿巨人:吼~小孩子才做选择,我全都要。
  • 超人:葡萄口味有什么好喝的,经典款才是yyds。

       就这样蚁人放弃了经典款,只订阅了新品,绿巨人都订阅了,超人仍然保持着原来的样子。当有一天,商店到了一批经典款只需要告知中间平台即可,中间平台根据订阅列表可以查到只有绿巨人和超人订阅了,通知他们两个吧;第二天到了一批新品,中间平台查到只有蚁人和绿巨人订阅了,通知他们两个吧!按照这种模式继续进行下去,哪怕出上百件商品,也能够井井有条,商店压力也不会太大。

Pasted Graphic 15.png

代码实现

       根据以上场景绘制出UML,分别设计了一个发布者接口(IPublisher)、订阅者接口(ISubscriber)以及中间平台接口(IBroker),要实现的发布者只需要发布消息(publish),订阅者需要有订阅行为(subscribe)和接收消息的行为(receive),中间平台需要处理发布(publish)和订阅逻辑(subscribe)起到一个“中介”的作用。

Subgcriber.png

       代码实现中,中间平台类的数据结构设计成了Map形式,以key-value映射方式进行管理,其中key代表类型(经典款、新品),value代表订阅者(蚁人、绿巨人、超人等等)。

// 发布者接口
interface IPublisher {
  publish: (topic: string, message: any) => void;
}
// 订阅者接口
interface ISubscriber {
  subscribe: (topic: string) => void;
  receive: (message: string) => void;
}
// 中间平台接口
interface IBroker {
  subscribe: (topic: string, subscriber: ISubscriber) => void;
  publish: (topic: string, message: any) => void;
}
// 中间平台类 帮发布者发布消息 帮订阅者订阅消息
class Broker implements IBroker {
  private topics: Map<string, ISubscriber[]> = new Map();
  subscribe(topic: string, subscriber: ISubscriber): void {
    let subTopicSubscribers = this.topics.get(topic) || [];
    subTopicSubscribers.push(subscriber);
    this.topics.set(topic, subTopicSubscribers);
  }
  publish(topic: string, message: string): void {
    const subTopicSubscribers = this.topics.get(topic) || [];
    for (const subscriber of subTopicSubscribers) {
      subscriber.receive(message);
    }
  }
}
// 发布者
class Publisher implements IPublisher {
  private broker: IBroker;
  constructor(broker: IBroker) {
    this.broker = broker;
  }
  publish(topic: string, message: string): void {
    console.log(`商店发布了一个${topic}的消息:${message}`);
    this.broker.publish(topic, message);
  }
}
// 订阅者
class Subscriber implements ISubscriber {
  private name: string;
  private broker: IBroker;
  constructor(name: string, broker: IBroker) {
    this.name = name;
    this.broker = broker;
  }
  subscribe(topic: string) {
    this.broker.subscribe(topic, this);
  }
  receive(message: string) {
    console.log(`${this.name}接收到消息:${message}`);
  }
}
// 客户端
const broker = new Broker(); // 中间平台实例
const store = new Publisher(broker); // 发布者实例
const antman = new Subscriber('蚁人', broker); // 订阅者实例
const hulk = new Subscriber('绿巨人', broker); // 订阅者实例
const superman = new Subscriber('超人', broker); // 订阅者实例
// 蚁人只关注新品
antman.subscribe('能量饮料-新品');
// 绿巨人关注经典款和新品
hulk.subscribe('能量饮料-经典款');
hulk.subscribe('能量饮料-新品');
// 超人只关注经典款
superman.subscribe('能量饮料-经典款');
store.publish('能量饮料-经典款', '经典款到货啦!');
store.publish('能量饮料-新品', '新品到货啦!');

image.gif       在客户端我们需要分别创建发布者实例、中间平台实例以及各个订阅者的实例,其中创建发布者实例时将中间平台实例当作参数传入, 目的是为了确保发布者将消息发给的对象绑定为中间平台的实例;在创建订阅者实例时将中间瓶体啊实例当作参数传入,目的是为了确保订阅者订阅消息的目标绑定为中间平台。这样一来,中间平台要做的就是帮发布者发布,帮订阅者订阅。

       当商店发布了“能量饮料-经典款”调用了publish方法,publish方法内部会调用中间平台的publish方法,将消息转发,中间平台会在维护的订阅者列表中查找符合条件的订阅者,调用他们内部的receive方法接收消息。

       根据输出结果,我们可以准确得到输出的结果。绿巨人全都订阅了,所以商店无论是发布经典款还是新品的消息,绿巨人都会收到;超人和蚁人只能收到自己订阅的商品信息,未订阅的不会影响他们。

商店发布了一个能量饮料-经典款的消息:经典款到货啦!.png

总结

       发布订阅模式作为观察者模式的改良版,适合较为复杂的应用场景,前端最经典的应用就是Vue的数据双向绑定,Vue数据双向绑定的代码也会更加符合代码设计的艺术。前端必须掌握的设计模式系列持续更新,如果对您有帮助希望多多点赞哦!

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