JavaScript内核与高级编程之：`JavaScript`的`Decorator`模式：其在函数增强中的应用。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位观众老爷，晚上好！我是你们的老朋友，今天咱们聊点新鲜玩意儿——JavaScript 的 Decorator 模式，特别是它在函数增强方面的应用。保证让大家听得懂，学得会，还能乐呵乐呵。

开场白：啥是 Decorator？

想象一下，你买了件纯白色的T恤，感觉有点单调。于是你找来一些贴纸、亮片、甚至请了个纹身师（别想歪了！）给它加点料。这些贴纸、亮片、纹身就相当于 Decorator，它们在不改变T恤本身的情况下，给它增加了新的功能或者外观。

在编程世界里，Decorator 模式也是类似的意思。它允许你动态地给对象添加新的职责，而无需修改其原始结构。是不是有点像 AOP（面向切面编程）？没错，Decorator 可以看作是 AOP 的一种实现方式。

Decorator 的基本概念

Decorator 模式的核心思想是：

组件（Component）： 需要被装饰的对象，也就是咱们的“纯白色T恤”。
装饰器（Decorator）： 用于增强组件的对象，也就是那些“贴纸、亮片、纹身”。
共同接口（Common Interface）： 组件和装饰器都实现的接口，保证它们可以互相替换。

JavaScript 中的 Decorator

JavaScript 本身并没有内置的 Decorator 语法（早期的实验性语法已经废弃），但我们可以使用函数来实现 Decorator 模式。这里我们重点讨论的是函数装饰器，它接收一个函数作为参数，并返回一个增强后的新函数。

函数增强：Decorator 的拿手好戏

函数增强是指在不修改函数源代码的情况下，给函数添加额外的功能。这在以下场景中非常有用：

日志记录： 在函数执行前后记录日志，方便调试和监控。
性能监控： 测量函数的执行时间，找出性能瓶颈。
权限验证： 检查用户是否有权限执行该函数。
缓存： 缓存函数的执行结果，避免重复计算。

Decorator 的实现方式

咱们先来看一个最简单的 Decorator 例子：

function logDecorator(func) {
  return function(...args) {
    console.log(`函数 ${func.name} 被调用，参数：${args}`);
    const result = func.apply(this, args); // 执行原始函数
    console.log(`函数 ${func.name} 执行完毕，返回值：${result}`);
    return result;
  };
}

function add(a, b) {
  return a + b;
}

const decoratedAdd = logDecorator(add);
console.log(decoratedAdd(2, 3)); // 输出：函数 add 被调用，参数：2,3  函数 add 执行完毕，返回值：5  5

这个 logDecorator 接收一个函数 func 作为参数，并返回一个新的函数。这个新的函数在执行 func 之前和之后都会打印日志。

再来个稍微复杂点的例子：权限验证

function permissionDecorator(func, requiredRole) {
  return function(...args) {
    const userRole = getUserRole(); // 假设这个函数能获取当前用户的角色

    if (userRole === requiredRole) {
      return func.apply(this, args);
    } else {
      console.log("权限不足！");
      return null; // 或者抛出异常
    }
  };
}

function deleteUser(userId) {
  console.log(`用户 ${userId} 已被删除！`);
}

function getUserRole() {
  return "admin"; // 假设当前用户是管理员
}

const decoratedDeleteUser = permissionDecorator(deleteUser, "admin");
decoratedDeleteUser(123); // 输出：用户 123 已被删除！

const decoratedDeleteUser2 = permissionDecorator(deleteUser, "superadmin");
decoratedDeleteUser2(456); // 输出：权限不足！

这个 permissionDecorator 接收一个函数 func 和一个需要的角色 requiredRole 作为参数。只有当用户的角色和 requiredRole 相符时，才会执行原始函数。

使用闭包传递参数

有时候，我们需要在 Decorator 中传递一些参数，比如缓存时间、重试次数等等。这时候可以使用闭包来实现：

function cacheDecorator(func, cacheTime) {
  const cache = {}; // 使用闭包保存缓存

  return function(...args) {
    const key = JSON.stringify(args); // 将参数转换为字符串作为缓存键

    if (cache[key] && (Date.now() - cache[key].timestamp) < cacheTime) {
      console.log("从缓存中获取结果！");
      return cache[key].value;
    } else {
      console.log("重新计算结果！");
      const result = func.apply(this, args);
      cache[key] = { value: result, timestamp: Date.now() };
      return result;
    }
  };
}

function expensiveOperation(a, b) {
  console.log("执行耗时操作...");
  // 模拟耗时操作
  let sum = 0;
  for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
    sum += a + b;
  }
  return sum;
}

const cachedExpensiveOperation = cacheDecorator(expensiveOperation, 5000); // 缓存 5 秒

console.log(cachedExpensiveOperation(1, 2)); // 第一次调用，重新计算
console.log(cachedExpensiveOperation(1, 2)); // 第二次调用，从缓存中获取
setTimeout(() => {
    console.log(cachedExpensiveOperation(1, 2)); // 5秒后再次调用，重新计算
}, 6000);

这个 cacheDecorator 使用闭包保存了一个缓存对象 cache。每次调用装饰后的函数时，都会先检查缓存中是否存在结果，如果存在并且没有过期，就直接返回缓存中的结果，否则就重新计算并更新缓存。

Decorator 的优点

解耦： 将核心逻辑和附加功能分离，使代码更清晰、易于维护。
可复用性： Decorator 可以被应用到多个函数上，提高代码的复用性。
动态性： 可以在运行时动态地给函数添加新的功能。

Decorator 的缺点

学习成本： 理解 Decorator 模式需要一定的学习成本。
调试困难： 嵌套的 Decorator 可能会使调试变得更加困难。
性能损失： 每次调用装饰后的函数都会增加额外的开销。

Decorator 的应用场景

除了上面提到的日志记录、权限验证、缓存之外，Decorator 还可以应用到以下场景：

数据验证： 验证函数的参数是否符合要求。
事务管理： 在函数执行前后开启和提交事务。
重试机制： 当函数执行失败时，自动重试。
AOP (面向切面编程)： 在不修改源代码的情况下，给多个函数添加相同的横切关注点。

与 ES 装饰器语法的对比 (Typescript)

虽然原生的ES装饰器语法已经被废弃，但是Typescript支持装饰器。让我们看看 Typescript 装饰器怎么实现上面的一些功能。

// 日志装饰器
function log(target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
    const originalMethod = descriptor.value;

    descriptor.value = function (...args: any[]) {
        console.log(`Calling ${propertyKey} with arguments: ${args}`);
        const result = originalMethod.apply(this, args);
        console.log(`Method ${propertyKey} returned: ${result}`);
        return result;
    };

    return descriptor;
}

class MyClass {
    @log
    add(a: number, b: number): number {
        return a + b;
    }
}

const myInstance = new MyClass();
myInstance.add(2, 3);

// 权限验证装饰器
function authorize(role: string) {
    return function (target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
        const originalMethod = descriptor.value;

        descriptor.value = function (...args: any[]) {
            const userRole = 'admin'; // 假设的当前用户角色
            if (userRole === role) {
                return originalMethod.apply(this, args);
            } else {
                console.log('Unauthorized!');
                return;
            }
        };

        return descriptor;
    };
}

class SecurityService {
    @authorize('admin')
    deleteUser(userId: number) {
        console.log(`Deleting user with ID: ${userId}`);
    }
}

const service = new SecurityService();
service.deleteUser(123); // 输出：Deleting user with ID: 123

Typescript 中的装饰器通常用于类、方法、属性等。它们提供了更结构化的方式来应用装饰器，并利用了元数据和反射等功能（需要开启 experimentalDecorators 和 emitDecoratorMetadata 选项）。

总结：Decorator 的正确打开方式

Decorator 模式是一种非常有用的设计模式，可以帮助我们更好地组织和管理代码。但是，也需要注意以下几点：

不要滥用 Decorator： 过多的 Decorator 可能会使代码变得难以理解。
保持 Decorator 的简单性： Decorator 应该只负责添加一些简单的附加功能。
注意性能问题： 每次调用装饰后的函数都会增加额外的开销，需要权衡利弊。

代码示例对比表格

为了更清晰地对比函数装饰器和 Typescript 装饰器的区别，我们用表格展示：

特性	函数装饰器 (JavaScript)	Typescript 装饰器
语法	函数调用，闭包传递参数	使用 `@` 符号，可以装饰类、方法、属性等
类型安全	需要手动处理类型	利用 Typescript 的类型系统，提供类型安全
元数据	不支持元数据	支持元数据，可以通过反射获取装饰器的信息
适用范围	主要用于函数增强	广泛应用于类、方法、属性等，用于 AOP、依赖注入、数据验证等
实现复杂度	相对简单，容易理解	相对复杂，需要理解 Typescript 的装饰器语法和元数据机制
依赖	无	依赖 Typescript 编译器和 `experimentalDecorators` 配置
可读性	如果装饰器嵌套过多，可读性会下降	代码结构更清晰，可读性更好

总结的总结

Decorator 模式就像给你的代码穿上了一件“马甲”，让它在不改变自身的情况下，拥有更多的功能。无论是函数装饰器还是Typescript装饰器，都是增强代码的利器，关键在于灵活运用，找到最适合你的场景！

互动环节：大家有没有什么问题？

（等待观众提问，并耐心解答）

结束语：感谢大家的参与！

今天的讲座就到这里，希望大家有所收获。记住，编程就像烹饪，掌握了基本技巧，就能做出美味佳肴！下次再见！

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