详解前端领域的插件式设计
插件，是一个常见的概念。
例如，当我们需要把我们前端代码中的 css 样式提取打包，我们可以用 webpack 的 mini-css-extract-plugin，或者你如果用 rollup 的话，可以选择 rollup-plugin-postcss。
再比如我们可以给 babel 配置 @babel/plugin-proposal-decorators 插件来支持装饰器语法；
除了上述打包编译相关的工具，我们使用的代码编辑器也都支持各式各样的插件，动态地给软件增加各种能力，例如通过 Prettier 插件来是 VsCode 支持 Prettier 的代码格式化，或者安装主题插件来改变软件样式等。
除此之外，一些前端领域的框架也都有插件的机制，譬如 Vue，DvaJS，Eggjs 等。React 也有一些插件化开发的框架，例如 DevExtreme Reactive （以下简称 DR），React Pluggable。
认识插件
那什么是插件呢？
所谓插件（Plug-in / Plugin），是一种可以把某些能力或特性添加到某个已有主体程序的程序，它通常遵循一定的编写规范，并只能运行在特定的主体程序中。
插件的设计能带来许多好处，例如
- 它可以极大地提升软件的可扩展性。很多工程工具都提供了插件能力给开发者，借助社区力量基于插件扩展各种原本不具备的能力，从而极大地提升了生命力；
- 它可以让主体程序和插件代码解耦，保持主体程序的稳定。可以想象如果 webpack 不是通过插件来扩展能力，那当我们需要某个当前版本不具备的能力时，只能不断地升级 webpack，而这种升级则很容易引入不稳定因素。
- 它可以帮助我们控制主体程序复杂度。借助插件，我们可以很好地把能力分而治之，化整为零，从而有效地控制系统整体的复杂度。
- 它可以帮助我们控制程序体积，做到按需引用。由于插件是可以独立地动态加载，我们可以针对性地选择我们需要的插件能力。我们也可以设想，VsCode 如果是把各种能力都由自己完成，其软件大小会是怎样的规模（其实也不会是现在的形态了，比如针对各个编程领域提供一个应用包）。
虽然上面提到的软件都有支持插件，但也各有特点。
从插件的深入程度上来说
- 一些程序插件就是其核心机制，其程序主体相对精简，大部分能力都是依赖插件来扩充的。例如 webpack 、babel 等大部分代码都是插件，主体主要是软件生命周期调配，状态流转等，以及少量核心能力的实现。再比如 https://github.com/DevExpress/devextreme-reactive 中提供的几个复杂 React 组件也基本上是一个一个插件来完成的。
- 相比之下，另一些程序的插件更多是对其能力上的一个补充，其插件能完成的工作相对有限（主体程序暴露的给插件的能力较少），但能很好地完成某些场景的扩展。
而从插件面向的开发者来说，也有几种方式
- 对主体程序开发和第三方开发者一视同仁，都以相同的插件机制来扩展能力。这类程序通常也具备上面提到的插件作为核心机制的特征，例如 webpack 就是典范。个人认为这种机制可以提供能力强大的插件机制，但同时也模糊了两类开发者的界限，使得上手开发插件的门槛相对较高，甚至很多时候需要了解原本系统提供的插件实现。
- 插件机制是为了方便主体程序开发者，不对第三方开发者暴露。https://github.com/DevExpress/devextreme-reactive 的 PivotGrid 底层是基于插件化的框架，但是暴露给 PivotGrid 开发者的属性则基本没有插件的痕迹，已经做了封装。
- 插件是为了第三方开发者扩展系统能力。这类主体程序通常不依赖插件机制来实现特定功能，插件机制只是为了提供扩展能力，通常这类插件机制提供的能力也相对特化。
插件化设计的改造案例
除了我们去使用一个一个的插件，我们也可以把插件化的设计引入到我们自己的系统中，下面抛砖引玉，按照笔者的理解介绍一些基本的设计思路，当然插件的设计方式并非固定的，我们也不应当公式化地套用模式，核心在于体会其设计思想。
当我们设计一个插件系统时，我们要考虑几个问题：
- 程序中哪些是易变的，哪些是相对稳定的。易变的部分应暴露出相应的能力由插件来完成。
- 插件如何影响程序。通常会以扩展行为，修改状态，变更展示的方式体现。
设想一个这样一个例子，我们有一个简易的计算器程序，支持加减法：
class Calculator {
construct(initial) {
this.num = initial;
}
add(num) {
this.num = this.num + num;
return this;
}
subtract(num) {
this.num = this.num - num;
return this;
}
result() {
return this.num;
}
}
const myCalculator = new Calculator(5);
myCalculator.add(5).subtract(2).result(); // 8
可以很容易想到，计算器的主要抽象是运算，即当前值和一个新值的运算过程，这部分是稳定的，而支持的运算逻辑是可扩展的，适合做成插件，因此我们可以做如下的改造：
// 程序主体，定义程序核心逻辑是增加计算器运算能力
class Calculator {
plugins = [];
construct(initial) {
this.num = initial;
}
use(plugin) {
this.plugins.push(plugin);
this[plugin.name] = plugin.calculate.bind(this);
}
result() {
return this.num;
}
}
// 插件声明
interface Plugin {
name: string;
calculate(num: number) => this;
}
// 插件实现
class AddPlugin implements Plugin {
name: 'add',
calculate(num) {
this.num = this.num + num;
return this;
}
}
class SubtractPlugin implements Plugin {
name: 'subtract',
calculate(num) {
this.num = this.num - num;
return this;
}
}
const myCalculator = new Calculator(5);
// 插件安装
myCalculator.use(new AddPlugin());
myCalculator.use(new SubtractPlugin());
myCalculator.add(5).subtract(2).result(); // 8
经过这个改造，未来如果要实现乘法，我们只需要新增一个插件实现即可，无需修改程序主体：
class MultiplicatiPlugin implements Plugin {
name: 'multiplicati',
calculate(num) {
this.num = this.num * num;
return this;
}
}
再比如我们要增加一个 help 来打印支持的计算也可以快速实现：
class Calculator {
...
help() {
return `support ${this.plugins.map(plugin => plugin.name).join(',')}`;
}
}
通过上面的例子，从插件的角度可以分成几个部分：
- 程序主体（Program），即上面的 Calculator；
- 插件接口声明（Plugin Interface），即上面的 Plugin；
- 插件实现（Plugin Implementation），即 AddPlugin，SubtractPlugin，MultiplicatiPlugin；
在一些更复杂的例子里还会有 Plugin Loader 用于加载和管理 plugin。
插件设计的案例分享
我们已经对插件设计有了一个基本的认识，我们再来看看一些开源库的插件设计案例
Webpack
webpack 核心模块为 compiler 和 compilation，他们都有各自的声明周期钩子（Hook），插件开发者可以借助这些 Hook 来完成各种能力，因此 webpack 核心便是定义声明周期（或者叫事件流），并在各个声明周期中调用插件在对应声明周期注册的方法。不过在同一个生命周期注册了多个事件时，我们还需要关注几个问题：
- 同步执行还是异步执行；
- 并行执行还是串行；
- 如果执行会产生结果，那么对其他 Hook 的结果会产生什么影响；
上述问题 webpack 封装了一个 Hook 的核心库 Tapable， compiler 和 compilation 都是基于 Tapable 的实现，根据上面的维度提供了不同的 Hook 类：
img
网上有很多很不错的专门介绍 Tapable 文章，这里就不继续展开介绍，但我们可以对其有个感性的认识，实际上可以把它看做加强版的 EventEmitter。不仅 webpack 会面临这个问题，另一个构建工具 rollup 也能看到类似的模块来解决这类问题，在其代码中有一个 PluginDriver 模块（https://github.com/rollup/rollup/blob/master/src/utils/PluginDriver.ts）就是起类似的作用。
DevExtreme Reactive
最后再来聊一聊一个比较有意思的 React 插件化框架 DevExtreme Reactive。
DevExtreme Reactive （以下简称 DR）是 DevExpress 公司开发的一个开源 React 组件库，目前包含了 Grid / Chart / Scheduler 三个复杂组件，这三个组件都是基于一个插件化框架进行开发的。
一个插件的例子如下：
import { PluginHost, Plugin, Template, Getter, Action } from '@devexpress/dx-react-core';
export default function PluginRoot(props) {
const { chidren } = props;
return <PluginHost>{children}</PluginHost>;
}
export function FeatureA() {
return (
<Plugin name="A">
<Template name="...">...</Template>
<Getter name="..." />
<Action name="..." />
</Plugin>
);
}
export function FeatureB() {
return (
<Plugin name="B">
<Template>...</Template>
<Getter name="..." />
<Action name="..." />
</Plugin>
);
}
// App.jsx
import PluginRoot, { FeatrueA, FeatureB, ... FeatureN } from './MyComponnent;'
const App = () => (
<PluginRoot>
<FeatureA />
<FeatureB />
...
<FeatrueN />
</PluginRoot>
);
ReactDOM.render(<App />, rootNode);
其中：
- PluginHost 是主体程序入口，用于定义主体程序基本组成。
- Plugin 是插件的根节点。
- Getter 用于定义或复写一个状态，在程序中共享（可以用于自己，或其他插件消费）。即修改状态。
- Action 用于定义或复写一个操作在程序中共享。即扩展行为。
- Template 可以用来定义或复写一个展示片段，同样可以被自己，或其他插件的 Template 消费。即变更展示。需要注意的是，Template 只是定义，真正生效取决于某个 Template 引用这个具名片段。和上面介绍的构建工具不同，作为一个组件的插件化框架，展示的插件化也是一个重要的课题，而 Template 就是这个能力的核心。
插件的各个能力和注册方式都采用组件形式引用，充分契合 React 书写方式。
TodoApp
当然这些介绍还是不太直观，我们来看一个具体的例子。
例如我们要做一个 Todo 应用，我们可以如下实现
import { PluginHost, Plugin, Template, Getter, Action } from '@devexpress/dx-react-core';
const TodoApp = ({ children }) => {
return (
<PluginHost>
<TodoCore />
{/* ========= plugins ========= */}
<TodoHeader />
<TodoList />
<TodoStore />
</PluginHost>
)
}
const TodoCore = () => {
return (
<Plugin>
{/* 基本的状态管理 */}
<TodoStore />
<Template name="root">
{/* 定义布局 */}
<section className="todoapp">
<TemplatePlaceholder name="header" />
<TemplatePlaceholder name="main" />
</section>
</Template>
</Plugin>
);
};
const TodoHeader = () => {...}
const TodoList = () => {...}
const App = () => {
return (
<TodoApp />
)
}
ReactDOM.render(<App />, rootNode);
如果我们需要增加一个功能支持设置完成，我们可以通过编写如下的插件来支持：
// TodoCompletable.tsx
const TodoCompletable = () => {
...
return (
<Plugin name="completable">
{/* 扩展 main 的布局，增加 footer，在 footer 中展示 complete 对应的操作 */}
<Template name="main">
<TemplatePlaceholder />
<TemplatePlaceholder name="footer" />
</Template>
{/* 扩展状态和操作 */}
<Getter name="todos" computed={getTodoWithCompletedStatus} />
<Action name="completeTodo" action={completeTodoAction} />
<Action name="activeTodo" action={activeTodoAction} />
{/* 扩展 todoItem 展示，增加 checkbox */}
<Template name="todoItem">
{({ todo }) => (
<TemplateConnector>
{(getters, { completeTodo, activeTodo }) => (
<div className="view">
<input
className="toggle"
type="checkbox"
checked={todo.completed}
onChange={(e) => {
if (e.target.checked) {
completeTodo(todo.id);
} else {
activeTodo(todo.id);
}
}}
/>
{/* TemplatePlaceholder 表示直接使用原来 todoItem 定义的展示 */}
<TemplatePlaceholder />
</div>
)}
</TemplateConnector>
)}
</Template>
{/* Footer 的具体实现 */}
<TodoFooter />
</Plugin>
);
};
// 引入插件
const TodoApp = () => {
return (
<PluginHost>
{...}
{/* completable plugin */}
<TodoCompletable />
</PluginHost>
);
};
可以看到，标签功能完全插件化了，原来的代码不需要做任何调整！而且相关功能完全在一个模块中实现（如果我们正常 React 的写法会在多个组件中感知逻辑，改动肯定是分散的，而目前的写法我们可以轻松增加或移除此 feature）！详细例子可以参考写的例子：https://stackblitz.com/edit/dr-todo-demo?file=App.tsx
通过上面的介绍，想必大家可以感受到插件化设计的魅力了，感谢看到这里，希望能对大家有所帮助。