JavaScript 设计模式与 Node.js：中间件模式、适配器模式与门面模式

一、当快递分拣遇上中间件模式

1.1 现实世界的分拣流水线

想象一个物流仓库的包裹分拣系统——包裹需要经过安全检查、条形码扫描、地区分类等多个环节。在Node.js的世界里，这种链式处理流程的最佳拍档正是中间件模式。

1.2 Express中的经典实现

（技术栈：Node.js + Express框架）

// 构建三级安全防护中间件
const express = require('express');
const app = express();

// 第一关：请求计时器
const requestTimer = (req, res, next) => {
  req.startTime = Date.now();
  next();
};

// 第二关：身份验证
const authGuard = (req, res, next) => {
  if (req.headers['x-token'] === 'secret') {
    next();
  } else {
    res.status(403).send('认证失败！');
  }
};

// 第三关：流量记录
const trafficLogger = (req, res, next) => {
  const duration = Date.now() - req.startTime;
  console.log(`[${new Date()}] ${req.method} ${req.url} - ${duration}ms`);
  next();
};

// 组装中间件链
app.use(requestTimer);
app.use(authGuard);
app.use(trafficLogger);

app.get('/data', (req, res) => {
  res.send('机密数据');
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('安全服务已启动');
});

1.3 中间件模式应用图谱

典型场景：

Web请求处理管道
全链路监控系统
多阶段数据处理流程

技术优势：

功能模块化拆分
处理流程可插拔
支持动态扩展

性能警示灯：

级联调用影响性能
错误处理复杂度增加
中间件顺序敏感

最佳实践：

明确中间件处理边界
设置超时保护机制
添加全局错误捕获

二、数据接口的"翻译官"——适配器模式

2.1 跨平台数据库的适配挑战

假设需要同时对接MySQL和MongoDB，但二者操作接口差异巨大。就像电源插头转换器，适配器模式在此大显身手。

2.2 数据库统一接口实践

（技术栈：Node.js + MySQL2 + MongoDB）

// 定义标准接口
class DatabaseAdapter {
  async connect() {}
  async query() {}
}

// MySQL适配器
class MySQLAdapter extends DatabaseAdapter {
  constructor(config) {
    super();
    this.mysql = require('mysql2/promise');
    this.connection = this.mysql.createConnection(config);
  }

  async connect() {
    await this.connection.connect();
  }

  async query(sql) {
    const [rows] = await this.connection.execute(sql);
    return rows;
  }
}

// MongoDB适配器
class MongoAdapter extends DatabaseAdapter {
  constructor(config) {
    super();
    this.mongodb = require('mongodb');
    this.client = new this.mongodb.MongoClient(config.url);
  }

  async connect() {
    await this.client.connect();
  }

  async query(collectionName, filter = {}) {
    const collection = this.client.db().collection(collectionName);
    return collection.find(filter).toArray();
  }
}

// 业务层调用示例
async function main() {
  // MySQL版本
  const mysqlDB = new MySQLAdapter({
    host: 'localhost',
    user: 'root',
    database: 'test'
  });
  
  await mysqlDB.connect();
  const users = await mysqlDB.query('SELECT * FROM users');

  // MongoDB版本
  const mongoDB = new MongoAdapter({
    url: 'mongodb://localhost:27017'
  });
  
  await mongoDB.connect();
  const products = await mongoDB.query('products', { price: { $gt: 100 } });
}

main();

2.4 适配器模式应用解析

适配场景：

第三方库接口改造
遗留系统升级适配
多版本接口兼容

核心价值：

实现接口无缝转换
保持业务层稳定
降低系统耦合度

潜在风险：

过度包装导致理解困难
维护成本可能升高
性能转换损耗问题

实施要点：

保持适配器轻量化
建立完整接口文档
进行充分的兼容性测试

三、复杂系统的"统一入口"——门面模式

3.1 文件操作的统一战

当需要处理多种文件类型时，不同的读写接口会让代码变得臃肿。门面模式就像一个贴心的接待员，帮你简化操作入口。

3.2 文件管家实战示例

（技术栈：Node.js标准库）

const fs = require('fs');
const path = require('path');
const { promisify } = require('util');

// 原始接口转换
const readFile = promisify(fs.readFile);
const writeFile = promisify(fs.writeFile);

// 门面对象
const fileManager = {
  // 统一读取方法
  async read(filePath) {
    const ext = path.extname(filePath).toLowerCase();
    const rawData = await readFile(filePath, 'utf8');

    switch(ext) {
      case '.json':
        return JSON.parse(rawData);
      case '.csv':
        return rawData.split('\n').map(line => line.split(','));
      default:
        return rawData;
    }
  },

  // 统一写入方法
  async write(filePath, data) {
    const ext = path.extname(filePath).toLowerCase();
    
    let output;
    switch(ext) {
      case '.json':
        output = JSON.stringify(data, null, 2);
        break;
      case '.csv':
        output = data.map(row => row.join(',')).join('\n');
        break;
      default:
        output = data.toString();
    }

    await writeFile(filePath, output);
  }
};

// 业务层调用示例
async function processFiles() {
  // 读取CSV文件
  const csvData = await fileManager.read('./data.csv');
  console.log('CSV内容:', csvData);

  // 保存JSON文件
  await fileManager.write('./config.json', { theme: 'dark', lang: 'zh' });

  // 处理文本文件
  const text = await fileManager.read('./note.txt');
  await fileManager.write('./copy.txt', text.toUpperCase());
}

processFiles();

3.3 门面模式应用指南

适用领域：

复杂子系统封装
多模块统一入口
简化第三方服务调用

核心优势：

使用复杂度显著降低
客户端调用流程简化
隔离底层实现变更

设计权衡：

可能隐藏重要细节
灵活性有所降低
需要合理划分粒度

使用技巧：

保持门面精简专注
注意抽象层次划分
预留扩展点

四、开发场景的选择之道

4.1 模式间的关联脉络

中间件模式与门面模式常协同工作，比如Express框架既有中间件链的流水处理，也对外提供简洁的app.use()门面接口。

4.2 综合应用示例

（技术栈：Node.js + Express + Axios）

// 创建一个文件上传服务网关
const express = require('express');
const axios = require('axios');
const FormData = require('form-data');
const fs = require('fs');

// 门面对象
const uploadFacade = {
  async uploadToCloud(filePath, cloudConfig) {
    const form = new FormData();
    form.append('file', fs.createReadStream(filePath));

    // 适配不同云服务商
    const adapter = {
      'aliyun': async () => {
        return axios.post(cloudConfig.endpoint, form, {
          headers: form.getHeaders(),
          params: { token: cloudConfig.token }
        });
      },
      'aws': async () => {
        return axios.put(cloudConfig.presignedUrl, form, {
          headers: { 'Content-Type': 'multipart/form-data' }
        });
      }
    };

    return adapter[cloudConfig.provider]();
  }
};

// Express中间件
const fileUploader = (req, res, next) => {
  const process = async () => {
    try {
      const result = await uploadFacade.uploadToCloud(
        req.file.path, 
        { provider: 'aliyun', token: 'xxx', endpoint: 'https://oss.aliyun.com' }
      );
      
      res.locals.fileUrl = result.data.url;
      next();
    } catch (error) {
      next(error);
    }
  };
  
  process();
};

const app = express();
app.post('/upload', fileUploader, (req, res) => {
  res.json({ url: res.locals.fileUrl });
});

app.listen(3000);

五、模式应用的深水区

5.1 复杂系统中的组合技

当系统规模膨胀时，这三种模式往往会组合出现：

中间件链处理请求前处理
适配器对接不同供应商服务
门面对象封装核心业务逻辑

5.2 性能与维护的平衡术

黄金法则：

中间件层级不超过7层
适配器增加缓存机制
门面方法保持原子性

性能陷阱预警：

深层嵌套中间件导致延迟
多重适配引发内存泄漏
庞大门面对象加载耗时

六、项目实战经验总结

6.1 模式选择决策树

              +---------------+
              | 需要流程控制 |
              +-------┬-------+
                      |
        +-------------+-------------+
        |                           |
+-------v-------+         +---------v---------+
| 中间件模式     |         | 需要接口转换     |
| (链式处理)    |         +---------┬---------+
+---------------+                   |
                                    |
                        +-----------v-----------+
                        | 需要统一入口        |
                        +-----------┬---------+
                                    |
                        +-----------v-----------+
                        | 门面模式            |
                        | (简化复杂系统)      |
                        +---------------------+

6.2 我的开发手册

Express路由优先采用中间件分解
对接三方服务必用适配器隔离
核心业务模块使用门面封装
定期审查模式使用合理性
建立模式使用规范文档

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