بنية وحدة JavaScript: تنفيذ نمط التصميم

JavaScript، حجر الزاوية في تطوير الويب الحديث، يسمح بتجارب مستخدم ديناميكية وتفاعلية. ومع ذلك، مع نمو تطبيقات JavaScript في التعقيد، تصبح الحاجة إلى التعليمات البرمجية جيدة التنظيم أمرًا بالغ الأهمية. هذا هو المكان الذي تلعب فيه بنية الوحدة وأنماط التصميم دورها، مما يوفر خريطة طريق لبناء تطبيقات قابلة للصيانة والتطوير والاختبار. يتعمق هذا الدليل في المفاهيم الأساسية والتنفيذات العملية لأنماط الوحدات المختلفة، مما يمكّنك من كتابة تعليمات برمجية JavaScript أنظف وأكثر قوة.

لماذا تهم بنية الوحدة

قبل الغوص في أنماط معينة، من الضروري فهم سبب أهمية بنية الوحدة. ضع في اعتبارك المزايا التالية:

• التنظيم: تعمل الوحدات على تغليف التعليمات البرمجية ذات الصلة، مما يعزز الهيكل المنطقي ويجعل من السهل التنقل في قواعد التعليمات البرمجية الكبيرة وفهمها.
• الصيانة: التغييرات التي يتم إجراؤها داخل وحدة ما لا تؤثر عادةً على أجزاء أخرى من التطبيق، مما يبسط التحديثات وإصلاحات الأخطاء.
• إعادة الاستخدام: يمكن إعادة استخدام الوحدات عبر مشاريع مختلفة، مما يقلل من وقت وجهد التطوير.
• قابلية الاختبار: تم تصميم الوحدات بحيث تكون قائمة بذاتها ومستقلة، مما يسهل كتابة اختبارات الوحدة.
• قابلية التوسع: يمكن للتطبيقات ذات البنية الجيدة والمبنية باستخدام الوحدات أن تتوسع بكفاءة أكبر مع نمو المشروع.
• التعاون: تعمل الوحدات على تسهيل العمل الجماعي، حيث يمكن للعديد من المطورين العمل على وحدات مختلفة في وقت واحد دون التدخل في عمل بعضهم البعض.

أنظمة وحدات JavaScript: نظرة عامة

تطورت العديد من أنظمة الوحدات لمعالجة الحاجة إلى المعيارية في JavaScript. يعد فهم هذه الأنظمة أمرًا بالغ الأهمية لتطبيق أنماط التصميم بفعالية.

CommonJS

يستخدم CommonJS، المنتشر في بيئات Node.js، require() لاستيراد الوحدات و module.exports أو exports لتصديرها. هذا نظام تحميل وحدة متزامن.

            // myModule.js
module.exports = {
  myFunction: function() {
    console.log('Hello from myModule!');
  }
};

// app.js
const myModule = require('./myModule');
myModule.myFunction();

            

              
                Copy
              
            
          

حالات الاستخدام: تُستخدم بشكل أساسي في JavaScript من جانب الخادم (Node.js) وأحيانًا في عمليات الإنشاء لمشاريع الواجهة الأمامية.

AMD (تعريف الوحدة غير المتزامن)

تم تصميم AMD للتحميل غير المتزامن للوحدات، مما يجعله مناسبًا لمتصفحات الويب. يستخدم define() للإعلان عن الوحدات و require() لاستيرادها. تنفذ مكتبات مثل RequireJS AMD.

            
// myModule.js (using RequireJS syntax)
define(function() {
  return {
    myFunction: function() {
      console.log('Hello from myModule (AMD)!');
    }
  };
});

// app.js (using RequireJS syntax)
require(['./myModule'], function(myModule) {
  myModule.myFunction();
});

            

              
                Copy
              
            
          

حالات الاستخدام: تم استخدامه تاريخيًا في التطبيقات المستندة إلى المتصفح، وخاصة تلك التي تتطلب تحميلًا ديناميكيًا أو تتعامل مع تبعيات متعددة.

وحدات ES (ESM)

توفر وحدات ES، وهي جزء رسمي من معيار ECMAScript، نهجًا حديثًا وموحدًا. تستخدم import لاستيراد الوحدات و export (export default) لتصديرها. يتم الآن دعم وحدات ES على نطاق واسع من قبل المتصفحات الحديثة و Node.js.

            
// myModule.js
export function myFunction() {
  console.log('Hello from myModule (ESM)!');
}

// app.js
import { myFunction } from './myModule.js';
myFunction();

            

              
                Copy
              
            
          

حالات الاستخدام: نظام الوحدة المفضل لتطوير JavaScript الحديث، الذي يدعم بيئات المتصفح والخادم، وتمكين تحسين اهتزاز الشجرة.

أنماط التصميم لوحدات JavaScript

يمكن تطبيق العديد من أنماط التصميم على وحدات JavaScript لتحقيق أهداف معينة، مثل إنشاء عناصر مفردة أو التعامل مع الأحداث أو إنشاء كائنات بتكوينات مختلفة. سنستكشف بعض الأنماط شائعة الاستخدام مع أمثلة عملية.

1. نمط Singleton

يضمن نمط Singleton أنه يتم إنشاء مثيل واحد فقط لفئة أو كائن طوال دورة حياة التطبيق. هذا مفيد لإدارة الموارد، مثل اتصال قاعدة البيانات أو كائن التكوين العام.

            
// Using an immediately invoked function expression (IIFE) to create the singleton
const singleton = (function() {
  let instance;

  function createInstance() {
    const object = new Object({ name: 'Singleton Instance' });
    return object;
  }

  return {
    getInstance: function() {
      if (!instance) {
        instance = createInstance();
      }
      return instance;
    },
  };
})();

// Usage
const instance1 = singleton.getInstance();
const instance2 = singleton.getInstance();

console.log(instance1 === instance2); // Output: true
console.log(instance1.name); // Output: Singleton Instance

            

              
                Copy
              
            
          

شرح:

• تنشئ IIFE (تعبير الوظيفة التي يتم استدعاؤها على الفور) نطاقًا خاصًا، مما يمنع التعديل العرضي لـ `instance`.
• تضمن طريقة `getInstance()` أنه يتم إنشاء مثيل واحد فقط على الإطلاق. في المرة الأولى التي يتم فيها استدعاؤها، فإنها تنشئ المثيل. تُرجع الاستدعاءات اللاحقة المثيل الموجود.

حالات الاستخدام: إعدادات التكوين العامة وخدمات تسجيل الدخول واتصالات قاعدة البيانات وإدارة حالة التطبيق.

2. نمط المصنع

يوفر نمط المصنع واجهة لإنشاء كائنات دون تحديد فئاتها الملموسة. يسمح لك بإنشاء كائنات بناءً على معايير أو تكوينات معينة، مما يعزز المرونة وإعادة استخدام التعليمات البرمجية.

            
// Factory function
function createCar(type, options) {
  switch (type) {
    case 'sedan':
      return new Sedan(options);
    case 'suv':
      return new SUV(options);
    default:
      return null;
  }
}

// Car classes (implementation)
class Sedan {
  constructor(options) {
    this.type = 'Sedan';
    this.color = options.color || 'white';
    this.model = options.model || 'Unknown';
  }
  getDescription() {
    return `This is a ${this.color} ${this.model} Sedan.`
  }
}

class SUV {
  constructor(options) {
    this.type = 'SUV';
    this.color = options.color || 'black';
    this.model = options.model || 'Unknown';
  }
  getDescription() {
    return `This is a ${this.color} ${this.model} SUV.`
  }
}

// Usage
const mySedan = createCar('sedan', { color: 'blue', model: 'Camry' });
const mySUV = createCar('suv', { model: 'Explorer' });

console.log(mySedan.getDescription()); // Output: This is a blue Camry Sedan.
console.log(mySUV.getDescription()); // Output: This is a black Explorer SUV.

            

              
                Copy
              
            
          

شرح:

• تعمل الدالة `createCar()` كمصنع.
• إنها تأخذ `type` و `options` كمدخلات.
• بناءً على `type`، فإنها تنشئ وتعيد مثيلًا لفئة السيارة المقابلة.

حالات الاستخدام: إنشاء كائنات معقدة بتكوينات مختلفة، وتجريد عملية الإنشاء، والسماح بإضافة أنواع كائنات جديدة بسهولة دون تعديل التعليمات البرمجية الموجودة.

3. نمط المراقب

يحدد نمط المراقب تبعية واحد إلى كثير بين الكائنات. عندما يغير كائن واحد (الموضوع) حالته، يتم إعلام جميع التابعين (المراقبين) وتحديثهم تلقائيًا. هذا يسهل الفصل والبرمجة المستندة إلى الأحداث.

            
class Subject {
  constructor() {
    this.observers = [];
  }

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

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

  notify(data) {
    this.observers.forEach(observer => observer.update(data));
  }
}

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

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

// Usage
const subject = new Subject();
const observer1 = new Observer('Observer 1');
const observer2 = new Observer('Observer 2');

subject.subscribe(observer1);
subject.subscribe(observer2);

subject.notify('Hello, observers!'); // Observer 1 received: Hello, observers!  Observer 2 received: Hello, observers!

subject.unsubscribe(observer1);
subject.notify('Another update!'); // Observer 2 received: Another update!

            

              
                Copy
              
            
          

شرح:

• تُدير فئة `Subject` المراقبين (المشتركين).
• تسمح طرق `subscribe()` و `unsubscribe()` للمراقبين بالتسجيل وإلغاء التسجيل.
• يستدعي `notify()` طريقة `update()` لكل مراقب مسجل.
• تحدد فئة `Observer` طريقة `update()` التي تتفاعل مع التغييرات.

حالات الاستخدام: معالجة الأحداث في واجهات المستخدم، وتحديثات البيانات في الوقت الفعلي، وإدارة العمليات غير المتزامنة. تشمل الأمثلة تحديث عناصر واجهة المستخدم عندما تتغير البيانات (على سبيل المثال، من طلب الشبكة)، وتنفيذ نظام pub/sub للتواصل بين المكونات، أو بناء نظام تفاعلي حيث تؤدي التغييرات في جزء واحد من التطبيق إلى تحديثات في مكان آخر.

4. نمط الوحدة

نمط الوحدة هو أسلوب أساسي لإنشاء كتل تعليمات برمجية قائمة بذاتها وقابلة لإعادة الاستخدام. يقوم بتغليف الأعضاء العامة والخاصة، ومنع تعارضات التسمية وتعزيز إخفاء المعلومات. غالبًا ما يستخدم IIFE (تعبير الوظيفة التي يتم استدعاؤها على الفور) لإنشاء نطاق خاص.

            
const myModule = (function() {
  // Private variables and functions
  let privateVariable = 'Hello';

  function privateFunction() {
    console.log('This is a private function.');
  }

  // Public interface
  return {
    publicMethod: function() {
      console.log(privateVariable);
      privateFunction();
    },
    publicVariable: 'World'
  };
})();

// Usage
myModule.publicMethod(); // Output: Hello  This is a private function.
console.log(myModule.publicVariable); // Output: World
// console.log(myModule.privateVariable); // Error: privateVariable is not defined (accessing private variables is not allowed)

            

              
                Copy
              
            
          

شرح:

• تنشئ IIFE إغلاقًا، يغلف الحالة الداخلية للوحدة.
• المتغيرات والدوال المُعلنة داخل IIFE خاصة.
• تعرض عبارة `return` الواجهة العامة، والتي تتضمن الأساليب والمتغيرات التي يمكن الوصول إليها من خارج الوحدة.

حالات الاستخدام: تنظيم التعليمات البرمجية، وإنشاء مكونات قابلة لإعادة الاستخدام، وتغليف المنطق، ومنع تعارضات التسمية. هذا هو لبنة بناء أساسية للعديد من الأنماط الأكبر، والتي تُستخدم غالبًا بالاقتران مع أنماط أخرى مثل أنماط Singleton أو Factory.

5. نمط الكشف عن الوحدة

اختلاف في نمط الوحدة، يكشف نمط الكشف عن الوحدة عن أعضاء محددين فقط من خلال كائن مُرجع، مع الحفاظ على تفاصيل التنفيذ مخفية. يمكن لهذا أن يجعل الواجهة العامة للوحدة أكثر وضوحًا وأسهل في الفهم.

            
const revealingModule = (function() {
  let privateVariable = 'Secret Message';

  function privateFunction() {
    console.log('Inside privateFunction');
  }

  function publicGet() {
    return privateVariable;
  }

  function publicSet(value) {
    privateVariable = value;
  }

  // Reveal public members
  return {
    get: publicGet,
    set: publicSet,
    // You can also reveal privateFunction (but usually it is hidden)
    // show: privateFunction
  };
})();

// Usage
console.log(revealingModule.get()); // Output: Secret Message
revealingModule.set('New Secret');
console.log(revealingModule.get()); // Output: New Secret
// revealingModule.privateFunction(); // Error: revealingModule.privateFunction is not a function

            

              
                Copy
              
            
          

شرح:

• يتم الإعلان عن المتغيرات والدوال الخاصة كالمعتاد.
• يتم تعريف الأساليب العامة، ويمكنها الوصول إلى الأعضاء الخاصين.
• يقوم الكائن المُرجع بتعيين الواجهة العامة بشكل صريح للتنفيذات الخاصة.

حالات الاستخدام: تحسين تغليف الوحدات، وتوفير واجهة برمجة تطبيقات عامة نظيفة ومركّزة، وتبسيط استخدام الوحدة. غالبًا ما يتم استخدامه في تصميم المكتبات للكشف عن الوظائف الضرورية فقط.

6. نمط Decorator

يضيف نمط Decorator مسؤوليات جديدة إلى كائن بشكل ديناميكي، دون تغيير هيكله. يتم تحقيق ذلك عن طريق تغليف الكائن الأصلي داخل كائن مزخرف. إنه يوفر بديلاً مرنًا عن التوريث الفرعي، مما يسمح لك بتوسيع الوظائف في وقت التشغيل.

            
// Component interface (base object)
class Pizza {
  constructor() {
    this.description = 'Plain Pizza';
  }

  getDescription() {
    return this.description;
  }

  getCost() {
    return 10;
  }
}

// Decorator abstract class
class PizzaDecorator extends Pizza {
  constructor(pizza) {
    super();
    this.pizza = pizza;
  }

  getDescription() {
    return this.pizza.getDescription();
  }

  getCost() {
    return this.pizza.getCost();
  }
}

// Concrete Decorators
class CheeseDecorator extends PizzaDecorator {
  constructor(pizza) {
    super(pizza);
    this.description = 'Cheese Pizza';
  }

  getDescription() {
    return `${this.pizza.getDescription()}, Cheese`;
  }

  getCost() {
    return this.pizza.getCost() + 2;
  }
}

class PepperoniDecorator extends PizzaDecorator {
  constructor(pizza) {
    super(pizza);
    this.description = 'Pepperoni Pizza';
  }

  getDescription() {
    return `${this.pizza.getDescription()}, Pepperoni`;
  }

  getCost() {
    return this.pizza.getCost() + 3;
  }
}

// Usage
let pizza = new Pizza();
pizza = new CheeseDecorator(pizza);
pizza = new PepperoniDecorator(pizza);

console.log(pizza.getDescription()); // Output: Plain Pizza, Cheese, Pepperoni
console.log(pizza.getCost()); // Output: 15

            

              
                Copy
              
            
          

شرح:

• تعد فئة `Pizza` هي الكائن الأساسي.
• `PizzaDecorator` هي فئة المزخرف المجردة. وهي توسع فئة `Pizza` وتحتوي على خاصية `pizza` (الكائن المغلف).
• تقوم المزخرفات الملموسة (على سبيل المثال، `CheeseDecorator` و `PepperoniDecorator`) بتوسيع `PizzaDecorator` وإضافة وظائف معينة. وهي تتجاوز أساليب `getDescription()` و `getCost()` لإضافة ميزاتها الخاصة.
• يمكن للعميل إضافة المزخرفات ديناميكيًا إلى الكائن الأساسي دون تغيير هيكله.

حالات الاستخدام: إضافة ميزات إلى الكائنات بشكل ديناميكي، وتوسيع الوظائف دون تعديل فئة الكائن الأصلي، وإدارة تكوينات الكائنات المعقدة. مفيد لتحسينات واجهة المستخدم، وإضافة سلوكيات إلى الكائنات الموجودة دون تعديل تنفيذها الأساسي (على سبيل المثال، إضافة تسجيل الدخول أو فحوصات الأمان أو مراقبة الأداء).

تنفيذ الوحدات في بيئات مختلفة

يعتمد اختيار نظام الوحدة على بيئة التطوير والنظام الأساسي المستهدف. لنلقِ نظرة على كيفية تنفيذ الوحدات في سيناريوهات مختلفة.

1. تطوير قائم على المتصفح

في المتصفح، تستخدم عادةً وحدات ES أو AMD.

• وحدات ES: تدعم المتصفحات الحديثة الآن وحدات ES بشكل أصلي. يمكنك استخدام بناء جملة `import` و `export` في ملفات JavaScript الخاصة بك، وتضمين هذه الملفات في HTML الخاص بك باستخدام السمة `type="module"` في علامة `