JavaScript 设计模式与 Node.js：责任链模式、命令模式与工作流

一、当模式遇见运行时：Node.js的设计模式必要性

在构建Node.js应用时，我们经常会遇到流程编排复杂的业务场景。某个API请求可能需要经历权限验证→参数校验→业务处理→数据落库→结果返回的工作流，这种场景下设计模式就像烹饪时的调味料，能让代码更美味易维护。

举例说明：传统的callback地狱方式处理流水线业务时，代码会形成深度嵌套的金字塔结构。而通过引入设计模式，我们可以实现清晰的流水线组织，就像把食材分类摆放在砧板上般井然有序。

关键选择标准：

• 业务请求是否需要分阶段处理（责任链模式适用场景）
• 是否需要支持操作撤销/重做（命令模式特征）
• 流程是否可能动态调整（混合模式优势）

二、物流系统启示录：责任链模式实践

2.1 模式解析与实现

责任链模式就像快递分拣中心的工作流程，每个分拣节点都可能处理包裹，也可能将包裹传递给下一环节。在代码实现中，我们通过建立处理器链来解耦发送者与接收者。

// 技术栈：Node.js 16.x + ES6
class OrderHandler {
  constructor() {
    this.nextHandler = null;
  }

  setNext(handler) {
    this.nextHandler = handler;
    return handler; // 支持链式调用
  }

  handle(order) {
    if (this.nextHandler) {
      return this.nextHandler.handle(order);
    }
    return order;
  }
}

// 具体处理器：库存校验
class StockCheckHandler extends OrderHandler {
  handle(order) {
    console.log(`[库存校验] 正在检查商品 ${order.itemId}`);
    if (Math.random() > 0.1) { // 模拟90%有货
      console.log("库存充足，进入下一环节");
      return super.handle(order);
    }
    throw new Error("商品库存不足");
  }
}

// 构建处理链
const paymentHandler = new PaymentHandler();
const chain = new StockCheckHandler()
  .setNext(new AddressValidator())
  .setNext(paymentHandler);

// 使用示例
try {
  const order = { itemId: 'X123', address: '上海市' };
  chain.handle(order);
} catch (e) {
  console.error("订单处理失败:", e.message);
}

2.2 关联技术应用

当结合Koa中间件机制时，我们可以观察到责任链模式的升级形态。中间件的next()方法正是责任传递的典型实现：

// Koa中间件链示例
app.use(async (ctx, next) => {
  console.log('--> 权限验证');
  await next();
  console.log('<-- 响应处理');
});

app.use(async (ctx, next) => {
  console.log('--> 参数解析');
  await next();
});

三、操作编排的艺术：命令模式深度应用

3.1 模式核心实现

命令模式将请求封装为独立对象，支持操作的参数化、队列化。这个模式特别适合需要支持撤销操作的系统，就像字处理软件的撤销功能。

// 技术栈：Node.js 18.x + ES2022
class DocumentCommand {
  constructor(document) {
    this.document = document;
    this.history = [];
    this.current = 0;
  }

  execute(command) {
    command.execute();
    this.history = this.history.slice(0, this.current);
    this.history.push(command);
    this.current++;
  }

  undo() {
    if (this.current > 0) {
      this.history[--this.current].unexecute();
    }
  }
}

// 具体命令：文本修改
class TextModifyCommand {
  constructor(doc, oldText, newText) {
    this.doc = doc;
    this.oldText = oldText;
    this.newText = newText;
  }

  execute() {
    this.doc.content = this.newText;
  }

  unexecute() {
    this.doc.content = this.oldText;
  }
}

// 使用示例
const doc = { content: '初始内容' };
const manager = new DocumentCommand(doc);

manager.execute(new TextModifyCommand(doc, doc.content, '第一次修改'));
manager.execute(new TextModifyCommand(doc, doc.content, '第二次修改'));

console.log(doc.content); // 输出：第二次修改
manager.undo();
console.log(doc.content); // 输出：第一次修改

3.2 消息队列集成

当结合RabbitMQ使用时，命令模式展现出更强大的生命力。每个消息都是一个命令对象，消费者处理命令的过程正是一种异步执行机制：

channel.consume('commands', (msg) => {
  const command = JSON.parse(msg.content);
  switch(command.type) {
    case 'CREATE_ORDER':
      new CreateOrderCommand().execute(command.data);
      break;
    case 'CANCEL_ORDER':
      new CancelOrderCommand().execute(command.data);
      break;
  }
});

四、工作流引擎构建：模式融合实践

4.1 实战案例：自动化部署系统

让我们构建一个综合两种模式的部署系统，实现：命令封装→链式验证→执行回滚的全流程管理。

// 部署命令基类
class DeploymentCommand {
  constructor(project) {
    this.project = project;
  }

  async execute() {}
  async rollback() {}
}

// 具体命令：代码拉取
class GitPullCommand extends DeploymentCommand {
  async execute() {
    console.log(`从 ${this.project.repo} 拉取代码`);
    // 实际执行git命令的代码
  }

  async rollback() {
    console.log('回退到上一个提交');
  }
}

// 构建责任链
const deploymentChain = new ProjectValidator()
  .setNext(new DependencyInstaller())
  .setNext(new TestRunner())
  .setNext(new DeploymentExecutor());

// 部署控制器
class DeploymentController {
  constructor() {
    this.commandQueue = [];
  }

  async process(project) {
    try {
      await deploymentChain.handle(project);
      this.commandQueue.forEach(cmd => cmd.execute());
    } catch (error) {
      console.error('部署失败，执行回滚');
      [...this.commandQueue].reverse().forEach(cmd => cmd.rollback());
    }
  }
}

五、模式选择的智慧

5.1 场景匹配指南

• 责任链适用场景：客服工单系统、审批流程、中间件管道
• 命令模式适用场景：交易系统、文档编辑器、需要undo/redo功能

5.2 特性对比分析

六、最佳实践与风险规避

1. 责任链长度控制：建议链节点不超过7个（符合认知负荷理论）
2. 命令对象复用：避免频繁创建命令对象，考虑对象池模式
3. 异步处理：在Node.js中特别注意回调地狱的反模式
4. 错误传播：统一错误处理机制，避免链式断链

// 优化的错误处理示例
class SafeHandler extends OrderHandler {
  handle(order) {
    try {
      return super.handle(order);
    } catch (error) {
      console.error(`处理器 ${this.constructor.name} 出错`, error);
      throw error;
    }
  }
}

七、模式演进方向

1. 与TypeScript结合：通过接口约束提升模式可靠性
2. Worker线程应用：将耗时命令移交子线程处理
3. 可视化流程编排：基于这两种模式实现图形化流程设计器