JS `Decorators` (Stage 3) 高阶：与元数据结合的 AOP 实践

各位靓仔靓女，大家好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊点儿硬核的——JS装饰器结合元数据的面向切面编程（AOP）。

开场白：别怕，装饰器没那么吓人！

很多人一听到“装饰器”、“元数据”、“AOP”这些词，就感觉头大。别慌！今天咱们就用大白话，结合实际代码，把这些概念揉碎了，嚼烂了，保证你听完之后，感觉自己也能手撸一个AOP框架！

第一章：JS装饰器：给你的代码穿上“外挂”

1.1 什么是装饰器？

装饰器，顾名思义，就是用来“装饰”你的代码的。它就像给你的函数、类、方法、属性穿上一层“外挂”，可以在不修改原有代码的情况下，增强或修改其行为。

举个例子，你有一杯白开水（原代码），你想让它变成柠檬水（增强功能），你不需要重新造一杯水，只需要加点柠檬（装饰器）就行了。

1.2 装饰器的语法

在JS中，装饰器使用@符号开头，后面跟着装饰器函数。

// 这是一个简单的装饰器函数
function log(target, name, descriptor) {
  console.log(`Method ${name} is called!`);
  const originalMethod = descriptor.value;

  descriptor.value = function (...args) {
    console.log(`Arguments: ${args}`);
    const result = originalMethod.apply(this, args);
    console.log(`Result: ${result}`);
    return result;
  };

  return descriptor;
}

class Calculator {
  @log
  add(a, b) {
    return a + b;
  }
}

const calc = new Calculator();
calc.add(2, 3);

这段代码的输出是：

Method add is called!
Arguments: 2,3
Result: 5

解释一下：

• @log：这就是一个装饰器，它“装饰”了add方法。
• log函数：这就是装饰器函数，它接收三个参数：
  • target：被装饰的类（对于类装饰器）或者类的原型对象（对于方法/属性装饰器）。
  • name：被装饰的方法/属性的名字。
  • descriptor：属性描述符，包含了被装饰的方法/属性的各种信息，比如value（方法本身），writable（是否可写）等等。

1.3 装饰器的类型

装饰器可以用于：

• 类装饰器：装饰整个类。
• 方法装饰器：装饰类的方法。
• 属性装饰器：装饰类的属性。
• 参数装饰器：装饰方法的参数。（不常用，这里不展开）

每种类型的装饰器，接收的参数略有不同，但核心思想都是一样的：获取目标对象的信息，然后修改或增强其行为。

第二章：元数据：给你的代码贴上“标签”

2.1 什么是元数据？

元数据，简单来说，就是描述数据的数据。 就像图书馆的书籍，除了内容本身，还有书名、作者、出版社等信息，这些就是元数据。

在JS中，元数据可以用来描述类、方法、属性的各种信息，比如类型、描述、权限等等。

2.2 使用reflect-metadata

JS本身并没有内置元数据支持，我们需要借助第三方库reflect-metadata来实现。

首先，安装：

npm install reflect-metadata --save

然后，在你的代码中引入：

import 'reflect-metadata';

注意：一定要在代码的最顶部引入，否则可能会出现一些奇怪的问题。

2.3 如何使用元数据？

reflect-metadata提供了一些API来设置和获取元数据：

• Reflect.defineMetadata(key, value, target, propertyKey)：设置元数据。
• Reflect.getMetadata(key, target, propertyKey)：获取元数据。
• Reflect.hasMetadata(key, target, propertyKey)：检查是否存在元数据。

参数说明：

• key：元数据的键名，可以是任意类型。
• value：元数据的值，可以是任意类型。
• target：目标对象，可以是类、类的原型对象、方法等等。
• propertyKey：可选参数，如果是方法或属性，则需要指定属性名。

2.4 元数据实战

import 'reflect-metadata';

// 定义一个元数据键
const TYPE_KEY = 'design:type';

// 定义一个装饰器，用于设置属性的类型
function Type(type: any) {
  return function (target: any, propertyKey: string) {
    Reflect.defineMetadata(TYPE_KEY, type, target, propertyKey);
  };
}

class Person {
  @Type(String)
  name: string;

  @Type(Number)
  age: number;

  constructor(name: string, age: number) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }
}

// 获取属性的类型
const nameType = Reflect.getMetadata(TYPE_KEY, Person.prototype, 'name');
const ageType = Reflect.getMetadata(TYPE_KEY, Person.prototype, 'age');

console.log(`Name type: ${nameType}`); // 输出：Name type: String
console.log(`Age type: ${ageType}`); // 输出：Age type: Number

在这个例子中，我们使用@Type装饰器来给name和age属性设置了类型信息，然后使用Reflect.getMetadata来获取这些信息。

第三章：面向切面编程（AOP）：让你的代码更“优雅”

3.1 什么是AOP？

AOP是一种编程范式，它允许我们将一些与业务逻辑无关的通用功能（比如日志、权限校验、事务管理等等）从核心业务逻辑中分离出来，以达到解耦、提高代码复用性和可维护性的目的。

AOP的核心思想是“横切关注点”，也就是那些需要应用到多个模块的通用功能。

3.2 AOP的关键概念

• 切面（Aspect）：封装横切关注点的模块，包含了通知（Advice）和切点（Pointcut）。
• 通知（Advice）：在切点上执行的具体操作，比如日志记录、权限校验等等。
• 切点（Pointcut）：指定在哪些地方应用通知，比如某个方法执行前、执行后、抛出异常时等等。
• 连接点（Join Point）：程序执行的某个具体位置，比如方法调用、属性访问等等。切点定义了哪些连接点应该被应用通知。
• 织入（Weaving）：将切面应用到目标对象的过程，可以在编译时、加载时或者运行时进行。

3.3 如何使用装饰器实现AOP？

装饰器非常适合用来实现AOP，因为它可以方便地在不修改原有代码的情况下，增强或修改其行为。

下面我们用一个日志记录的例子来说明如何使用装饰器实现AOP。

import 'reflect-metadata';

// 定义元数据键，用于存储日志信息
const LOG_KEY = 'log:message';

// 定义一个装饰器，用于记录方法执行日志
function Log(message: string) {
  return function (target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
    // 设置元数据
    Reflect.defineMetadata(LOG_KEY, message, target, propertyKey);

    const originalMethod = descriptor.value;

    descriptor.value = function (...args) {
      const logMessage = Reflect.getMetadata(LOG_KEY, target, propertyKey);
      console.log(`[LOG] ${logMessage} - Method: ${propertyKey}, Arguments: ${args}`);
      const result = originalMethod.apply(this, args);
      return result;
    };

    return descriptor;
  };
}

class UserService {
  @Log('Fetching user data')
  getUser(id: number) {
    console.log(`Fetching user with id: ${id}`);
    return { id, name: 'John Doe' };
  }

  @Log('Creating new user')
  createUser(name: string, age: number) {
    console.log(`Creating user with name: ${name}, age: ${age}`);
    return { name, age };
  }
}

const userService = new UserService();
userService.getUser(123);
userService.createUser('Jane Doe', 30);

这段代码的输出是：

[LOG] Fetching user data - Method: getUser, Arguments: 123
Fetching user with id: 123
[LOG] Creating new user - Method: createUser, Arguments: Jane Doe,30
Creating user with name: Jane Doe, age: 30

在这个例子中：

• @Log是一个切面，它封装了日志记录的逻辑。
• 'Fetching user data'和'Creating new user'是通知，它们指定了具体的日志消息。
• getUser和createUser方法是连接点，@Log装饰器将通知应用到了这些连接点上。

3.4 更高级的AOP技巧

上面的例子只是一个简单的演示，实际应用中，我们可以使用更高级的技巧来实现更灵活的AOP。

• 切点表达式：可以使用正则表达式或者自定义函数来定义更复杂的切点，比如只对名称以get开头的方法应用通知。
• 环绕通知：可以使用环绕通知来完全控制方法的执行过程，比如在方法执行前后分别记录日志，或者在方法抛出异常时进行处理。
• 依赖注入：可以使用依赖注入来将切面注入到目标对象中，以实现更松耦合的设计。

第四章：实战案例：权限校验

现在，让我们用一个更实际的例子来说明如何使用装饰器和元数据来实现权限校验。

import 'reflect-metadata';

// 定义元数据键，用于存储权限信息
const PERMISSION_KEY = 'permission:required';

// 定义一个装饰器，用于设置方法需要的权限
function RequirePermission(permission: string) {
  return function (target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
    // 设置元数据
    Reflect.defineMetadata(PERMISSION_KEY, permission, target, propertyKey);

    const originalMethod = descriptor.value;

    descriptor.value = function (...args) {
      const requiredPermission = Reflect.getMetadata(PERMISSION_KEY, target, propertyKey);
      const userPermissions = this.getUserPermissions(); // 假设有一个方法可以获取用户的权限

      if (userPermissions.includes(requiredPermission)) {
        console.log(`[PERMISSION] User has permission: ${requiredPermission}`);
        return originalMethod.apply(this, args);
      } else {
        console.warn(`[PERMISSION] User does not have permission: ${requiredPermission}`);
        throw new Error(`Permission denied: ${requiredPermission}`);
      }
    };

    return descriptor;
  };
}

class AdminService {
  getUserPermissions() {
    // 模拟获取用户的权限
    return ['read', 'write', 'delete'];
  }

  @RequirePermission('read')
  readData() {
    console.log('Reading data...');
    return 'Data';
  }

  @RequirePermission('delete')
  deleteData() {
    console.log('Deleting data...');
  }
}

const adminService = new AdminService();
adminService.readData(); // 可以执行，因为用户拥有 'read' 权限

try {
  adminService.deleteData(); // 会抛出异常，因为用户没有 'delete' 权限
} catch (error) {
  console.error(error.message);
}

在这个例子中：

• @RequirePermission是一个切面，它封装了权限校验的逻辑。
• 'read'和'delete'是通知，它们指定了需要的权限。
• readData和deleteData方法是连接点，@RequirePermission装饰器将通知应用到了这些连接点上。
• getUserPermissions方法用于获取用户的权限，这里只是一个模拟实现，实际应用中需要根据具体情况来实现。

第五章：总结与展望

今天我们一起学习了JS装饰器、元数据和AOP的概念，并通过实际代码演示了如何使用装饰器和元数据来实现AOP。

特性	描述
装饰器	一种特殊的声明，可以用来修改类、方法、属性或参数的行为。它允许你在不修改原有代码的情况下，添加额外的功能或逻辑。
元数据	描述数据的数据。在JS中，可以用来描述类、方法、属性的各种信息，比如类型、描述、权限等等。reflect-metadata是一个常用的库，用于在JS中支持元数据。
AOP	面向切面编程，一种编程范式，它允许我们将一些与业务逻辑无关的通用功能（比如日志、权限校验、事务管理等等）从核心业务逻辑中分离出来，以达到解耦、提高代码复用性和可维护性的目的。
切面	封装横切关注点的模块，包含了通知和切点。
通知	在切点上执行的具体操作，比如日志记录、权限校验等等。
切点	指定在哪些地方应用通知，比如某个方法执行前、执行后、抛出异常时等等。
连接点	程序执行的某个具体位置，比如方法调用、属性访问等等。切点定义了哪些连接点应该被应用通知。
织入	将切面应用到目标对象的过程，可以在编译时、加载时或者运行时进行。

希望通过今天的学习，你能对JS装饰器和AOP有更深入的理解，并在实际项目中灵活运用，写出更优雅、更健壮的代码！

当然，这只是一个开始，AOP还有很多高级技巧和应用场景等待我们去探索。 比如，如何结合依赖注入容器来实现更灵活的切面管理？ 如何使用切点表达式来定义更复杂的切点？ 如何在前端框架（比如React、Vue、Angular）中使用AOP？ 这些都是值得我们深入研究的方向。

最后，希望大家能够多多实践，多多思考，不断提升自己的编程水平！ 谢谢大家！