Node.js 中常见的设计模式有哪些？

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

Node.js 依赖于少数几种契合其 module system、异步模型和流式 I/O 的设计模式。每个后端开发者都应认得的最常见的那些：

## 创建型（Creational）

- **Module pattern（模块模式）** — 每个文件都有自己的 scope；你通过 `module.exports` / `export` 暴露一个公共 API，将内部实现保持私有。这是 Node 中代码组织的基础。
- **Singleton（单例）** — 一个 module 的 exports 会被**缓存**，因此导出一个实例会让每个 importer 得到同一个 object。非常适合 DB pool 或 config。

```js
// db.js — 每次 `require("./db")` 都得到同一个 pool（通过 module cache 实现的 singleton）。
const pool = createPool(process.env.DATABASE_URL);
module.exports = pool;
```

- **Factory（工厂）** — 一个创建并返回 object 的函数，隐藏构造逻辑并让你可以替换实现。

```js
function createLogger(kind) {
  return kind === "json" ? new JsonLogger() : new TextLogger();
}
```

## 行为型（Behavioral）

- **Observer / EventEmitter（观察者）** — Node 核心的异步模式：emit 命名的 event，附加 listener。`EventEmitter`、streams 以及大多数 core module 都使用它。

```js
const { EventEmitter } = require("node:events");
const bus = new EventEmitter();
bus.on("order:paid", (o) => sendReceipt(o));
bus.emit("order:paid", order);
```

- **Middleware（中间件）** — 一条由函数组成的 pipeline，每个函数接收 `(ctx, next)`，被 Express/Koa 发扬光大。非常适合横切关注点（auth、logging、validation）。

```js
app.use((req, res, next) => { req.startedAt = Date.now(); next(); });
```

- **Strategy（策略）** — 在 runtime 选择一个算法（例如在同一个 interface 背后挑选某个 payment provider 或某种 hashing 策略）。

## 结构型（Structural）

- **Adapter（适配器）** — 把第三方 API 包进你自己的 interface，这样你就能在不触碰调用点的情况下更换供应商。
- **Streams（pipeline）** — 组合 readable → transform → writable 各阶段，以带 backpressure 的方式增量处理数据，而不是把所有东西都 buffer 在内存里。

```js
const { pipeline } = require("node:stream/promises");
await pipeline(fs.createReadStream("in"), gzip(), fs.createWriteStream("out.gz"));
```

- **Dependency Injection（依赖注入）** — 把协作者（db、logger、clients）传入一个 module，而不是直接 import 它们；使代码可测试且解耦。像 **NestJS** 这样的框架内置了 DI；你也可以通过 constructor/函数参数手工实现。

## 经验法则

| 需求 | 模式 |
|---|---|
| 一个共享资源 | Singleton (module cache) |
| 构建 object、隐藏 `new` | Factory |
| 对异步 event 作出反应 | Observer / EventEmitter |
| 横切的 request 逻辑 | Middleware |
| 安全处理大数据 | Streams / pipeline |
| 可测试、解耦的依赖 | Dependency Injection |

## 为什么这很重要

模式是一套共享的词汇：说"config 是一个 module 缓存的 singleton"或"auth 是 middleware"，几个词就传达了一种设计。Node 自身的 core（EventEmitter、streams、module system）就是用这些模式构建的，因此认得它们能帮你读懂框架并组织自己的 service。面试官用这个问题来检验你不是随手临时拼接 callback，而是伸手去拿契合的那个模式——并了解它的取舍，比如 singleton 会让全局状态更难测试。

需求	模式
一个共享资源	Singleton (module cache)
构建 object、隐藏 `new`	Factory
对异步 event 作出反应	Observer / EventEmitter
横切的 request 逻辑	Middleware
安全处理大数据	Streams / pipeline
可测试、解耦的依赖	Dependency Injection

创建型（Creational）

行为型（Behavioral）

结构型（Structural）

经验法则

为什么这很重要

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