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JavaScript 版俄羅斯方塊－重構

高洛峰

Oct 14, 2016 am 09:39 AM

重建專案結構

專案結構上主要是將原來的 app 更名為 src，表示腳本和 less 原始碼都在這裡。當然原來存放腳本原始碼的 app/src 也相更名為src/scripts。

[root>
  |-- index.html    : 入口
  |-- js/           : 构建生成的脚本
  |-- css/          : 构建生成的样式表
  |-- lib/          : bower 引入的库
  `-- src/          : 前端源文件
        |-- less    : 样式表源文件
        `-- scripts : 脚本(es6)源文件

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除此這外，基 scripts 中細分了模組，在重建的過程中創建了 model 和 tetris 兩個子目錄。

結構分析

重建之前先進行了簡單的結構分析，主要是將幾個模組劃分出來，放在 model 目錄下。在重構和寫入新功能的過程中創建了 tetris 目錄，這裡放的是功能類別和輔助類別。然而最主要的功能還是在 scrits/tetris.js 中。

下面是一開始分析模型時畫的圖：

JavaScript 版俄羅斯方塊－重構

重構

寫程序，重構總是非常需要但也非常容易出錯的部分。俄羅斯方塊的整個重構的過程從源碼中 working 分支的提交日誌中可以看到。

關於重構，最重要的一點是：改變程式碼結構，但不改變邏輯。也就是說，每一步重構都要在確保原有業務邏輯的基礎上對程式碼進行修改──雖然並不是100% 能達到，但要盡力遵循這個原則，才不會在重構的過程中產生莫名其妙的BUG。關於這一點，應該是在《重建改善既有程式碼的設計》一書中提到的。

雖然不確定改代碼不改邏輯的原則是在《重構改善既有代碼的設計》這本書中提到的，但是這本書還是推薦大家去看一看。重構對於開發有著很重要的作用，不過重構過程中牽涉到許多設計模式，所以設計模式也是需要讀一讀的。

私有成員

在重構的過程中，我為所有類別都加入了私有成員定義。這樣做的目的是避免在使用它們的時候，不小心訪問了不該訪問的成員（一般指不小心改寫，但有時不小心取值也可能造成錯誤）。

關於私有成員這個主題，我曾在 ES5 中模擬 ES6 的 Symbol 實作私有成員中討論過。在這裡我沒有用那篇部落格中提到的方法，而是直接使用了 Symbol。 Babel 對 Symbol() 做了相容處理，如果是在支援 Symbol 的瀏覽器上，會直接使用 ES6 的 Symbol；不支援的，則用 Babel 實作的一個模擬的 Symbol 取代。

加入了私有化成員的程式碼看起來有些奇怪，像是下面這個簡單的 Point 類別的程式碼。以下的實作主要是為了（盡可能）保證 Point 物件一但生成，其座標就不能隨意改變──也就是 Immutable。

const __ = {
    x: Symbol("x"),
    y: Symbol("y")
};

export default class Point {
    constructor(x, y) {        this[__.x] = x;        this[__.y] = y;
    }

    get x() {        return this[__.x];
    }

    get y() {        return this[__.y];
    }

    move(offsetX = 0, offsetY = 0) {        return new Point(this.x + offsetX, this.y + offsetY);
    }
}

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Models

只有 scripts/model 下面實現的幾個類別是比較純粹的模型，除了用於儲存資料的欄位（Field）和存取資料的屬性（Property）之外，方法也都是用於存取資料的。

Point 和 BlockPoint，继承

model/point.js 和 model/blockpoint.js 里分别实现了用于描述点（小方块）的两个类，区别仅仅在于 BlockPoint 多一个颜色属性。实际上 BlockPoint 是 Point 的子类。在 ES6 里实现继承太容易了，下面是这两个类的结构示意

class Point {
    constructor(x, y) {        // ....
    }
}class BlockPoint extends Point {
    constructor(x = 0, y = 0, c = "c0") {
        super(x, y);        // ....
    }
}

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继氶的实现关键就两点需要注意：

通过 extends 关键字实现继承

如果子类中定义了构造函数 constructor，记得第一句话一定要调用父类的构造函数 super(...)。Javaer 应该很熟悉这个要求的。

Form

Form 在这里不是“表单”的意思，而是“形状、外形”的意思，表示一个方块图形（Shape）通过旋转形成的最多4 种形态，每个 Form对象是其中一种。所以 Form 其实是一组 Point 组成的。

上一个版本中没有定义 Form 这个数据结构，是在生成 Shape 的时候生成的匿名对象。那段代码看起来特别绕，虽然也可以提取个函数出来，不过现在通过 Form 类的构造函数来生成，不仅达到了同样的目的，也把 width 的 height 封装起来了。

Shape 和 SHAPES

Shape 和 SHAPES 跟原来区别不大。SHAPES 的生成代码通过定义 Form 类，简化了不少。而 Shape 类在构建后，也由于成员私有化的原因，color 和 forms 不能被改变了，只能获取。

Tetris 中的游戏相关类

除了几个比较纯粹的模型类放在 model 中，主要入口 index.js 和 tetris.js 放在脚本源码根目录下，其它的游戏相关类都是放在tetris 目录下的。这只是用包（Java概念）或命名空间（C++/C#概念）的概念对源码进行了一个基本的划分。

Block 和 BlockFactory

Block 表示一个大方块，是由四个小方块组成的大方块，它的原型（此原型非 JS 的 Prototype）就是 Shape。所以一个 Block 会有一个 Shape 原型的引用，同时保存着当前它的位置 position 和形态 formIndex，这两个属性在游戏过程中是可以改变的，直接影响着 Block 最终绘制出来的位置和样子。

整有游戏中其实只有两个 Block，一个在预览区中，另一个在游戏区定时下落并被玩家操作。

Block 对象下落到底之后就不再是 Block 了，它会被固化在游戏区。为什么要这样设计呢？因为 Block 表示的是一个完整的大方块，而游戏区下方的方块一旦填满一行就会被消除，大方块将再也不完整。这种情况有两个方案可以描述：

仍然以大方块对象放在那里，但是标记已被消除的块，这样在绘制的时候就可以不绘制已消除的块。

大方块下落完成之后就将其打散成一个个的 BlockPoint，通过矩阵管理。

很明显，第二种方法通过二维数组实现，会更直观，程序写起来也会更简单。所以我选用了第二种方法。

Block 除了描述大方块的位置和形态之外，也会配合游戏控制进行一些数据运算和变化，比如位置的变化：moveLeft()、moveRight()、moveDown() 等，以及形态的变化 rotate()；还有几个 fastenXxxx 方法，生成BlockPoint[] 用于绘制或判断下一个位置是否可以放置。关于这一点，在 JavaScript 版俄罗斯方块中已经谈过。

BlockFactory 功能未变，仍然是产生一个随机方块。

Puzzle 和 Matrix

之前对 Puzzle 和 Matrix 的定义有点混淆，这里把它们区分开了。

Puzzle 用于绘制浏览区和预览区，它除了描述一个指定长宽的绘制区域之外，还有存储着两个重要的对象，block: Block 和fastened: BlockPoint[]，也就是上面提到的运动中的方块，和固定下来的若干小方块。

Puzzle 本向不维护 block 和 fastened，但它要绘制这两个重要数据对象中的所有 BlockPoint。

Matrix 不再是一个类，它是两个数据。一个是 Puzzle 中的 matrix 属性，维护着由

（行）和（单元）组成的绘制区；另一个是 Tetris 中的 matrix 属性，维护着一个 BlockPoint 的矩阵，也就是 Puzzle::fastened 的矩阵形态，它更容易通过固化或删除等操作来改变。

由于 Tetris::matrix 在大部分时间是不变的，则 Puzzle 绘制的时候需要的只是其中其中非空部分的列表，所以这里有一个比较好的业务逻辑是：在 Tetris::matrix 变化的时候，从它重新生成 Puzzle::fastened，由 Puzzle 绘制时使用。

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Eventable

在重构和写新功能的过程中，发现了事件的重要性，好些处理都会用到事件。

比如在点击暂停/恢复和重新开始的时候，需要去判断当前游戏的状态，并根据状态的情况来触发到底是不是真的暂停或重新开始。

又比如，在计分和速度选择功能中，如果计分达到一定程度，就需要触发提速。

上面提到的这些都可以使用观察者模式来设计，则事件就是观察者模式的一个典型实现。要实现自己的事件处理机制其实不难，但是这里可以偷偷懒，直接借用 jQuery 的事件处理，所以定义了 Eventable 类用于封装 jQuery 的事件处理，所有支持事件的业务类都可以从它继承。

封装很简单，这里采用的是封装事件代理对象的方式，具体可以看源代码，一共只有 20 多行，很容易懂。也可以在构造函数中把this 封装一个 jQuery 对象出来代理事件处理，这种方式可以将事件处理函数中的 this 指向自己（自己指 Eventable 对象）。不过还好，这个项目中不需要关心事件处理函数中的 this。

StateManager

在实现 Tetris 中的主要游戏逻辑的时候，发现状态管理并不简单，尤其是加了暂停/恢复按钮之后，暂停状态就分为代码暂停和人工暂停两种情况，对于两种情况的恢复操作也是有区别的。除此之外还有游戏结束的状态……所以干脆就定义个 StateManager 来管理状态了。

StateManager 维护着游戏的状态，提供改变状态的方法，也提供判断状态的属性。如果 JavaScript 有接口语法的话，这个接口大概是这样的

interface IStateManager {    get isPaused(): boolean;    get isPausedByManual(): boolean;    get isRestartable(): boolean;    get isOver(): boolean;

    pause(byWhat);
    resume(byWhat);
    start();
    over();
}

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InfoPanel 和 CommandPanel

InfoPanel 主要用于积分和速度的管理，包括与用户的交互（UI）。CommandPanel 则是负责两个按钮事件的处理。

Tetris

说实在的，我仍然认为 Tetris 的代码有点复杂，还需要重构简化。不过尝试了一下之后发现这并不是一件很容易的事情，所以就留待后面的版本来处理了。

小结

這次對俄羅斯方塊遊戲的重構只是一個初步的重構，最初的目的只是想把模型定義清楚，不過也對業務處理進行了一些拆分。模型定義的目的是達到了，但是業務拆分仍然不滿意。

工作上之前的兩個專案都是使用的 TypeScript 1.8，雖然是 TypeScript 1.8 有一些坑在那裡，但是 TypeScript 的靜態語言特性，尤其是靜態檢查對大型 JavaScript 專案還是有很大幫助的。之前我一直認為TypeScript 增加了程式碼量，也降低了JavaScript 的靈活度，但這次用ES6 重構俄羅斯方塊遊戲讓我深深的感受到，這根本不是TypeScript 的缺點，它至少可以解決JavaScript 中的這幾個問題：

靜態檢查在開發階段就能發現很多潛在的問題，而不是在運作的時候才能發現問題。要知道，問題發現越早改起來越容易。

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