JavaScript内核与高级编程之:`JavaScript`的`Decorators`:其在 `JavaScript` 类和方法中实现元编程的最新提案。

各位老铁,早上好!今天咱们聊点刺激的,不是相亲也不是理财,是JavaScript里的“装饰器”(Decorators)。这玩意儿,说白了,就是给你的代码“加Buff”,让它更强大、更灵活。别怕,听起来玄乎,其实上手贼简单。

一、啥是装饰器? 别跟我扯装修房子!

你可能听说过“装饰模式”,但那是一种设计模式。这里的装饰器,是JavaScript的一个提案(目前已经是Stage 3),它允许你以一种声明式的方式来修改或增强类、方法、属性,甚至参数的行为。

简单来说,装饰器就像一个函数,你可以把它“贴”在你的类、方法、属性前面,然后这个函数就会在运行时被调用,对你的代码进行一些“装饰”。 这种“装饰”可以是添加日志、权限验证、性能分析,或者任何你想做的事情。

二、语法结构: @ 符号是关键!

JavaScript装饰器的语法非常简洁,使用 @ 符号来表示。

@decorator
class MyClass {
  @decorator
  myMethod() {}

  @decorator
  myProperty = 123;
}

看到了吗? @decorator 就像一个标签,贴在了 MyClassmyMethodmyProperty 前面。

三、装饰器类型: 针对不同目标,功能各异!

装饰器可以应用于不同的目标,根据目标的不同,装饰器的函数签名也不同。主要分为以下几类:

  1. 类装饰器 (Class Decorators): 装饰整个类。
  2. 方法装饰器 (Method Decorators): 装饰类的方法。
  3. 属性装饰器 (Property Decorators): 装饰类的属性。
  4. 访问器装饰器 (Accessor Decorators): 装饰类的 getter 和 setter。
  5. 参数装饰器 (Parameter Decorators): 装饰方法的参数。(这个用得比较少,先不展开)

四、类装饰器: 给类“穿马甲”!

类装饰器接收一个参数:类的构造函数。 你可以在装饰器里修改类的构造函数,添加新的属性或方法,甚至替换整个类。

function sealed(constructor: Function) {
  Object.seal(constructor); // 冻结构造函数
  Object.seal(constructor.prototype); // 冻结原型
}

@sealed
class BugReport {
  constructor(public id: string) {}

  submit() {
    return "提交了bug报告";
  }
}

const report = new BugReport("123");
console.log(report.submit()); // 输出: 提交了bug报告

// 尝试修改 BugReport 的原型,会报错 (严格模式下)
// BugReport.prototype.submit = function() { return "失败"; }; //TypeError: Cannot assign to read only property 'submit' of object '#<BugReport>'

在这个例子中,sealed 装饰器接收 BugReport 类的构造函数,然后使用 Object.seal 冻结了构造函数和原型。这样,就不能再修改这个类了,起到了保护的作用。

五、方法装饰器: 给方法“加特效”!

方法装饰器接收三个参数:

  • target: 如果是静态方法,则是类的构造函数;如果是实例方法,则是类的原型对象。
  • propertyKey: 方法的名字,字符串类型。
  • descriptor: 属性描述符 (Property Descriptor),和 Object.defineProperty() 里的描述符一样。
function logMethod(target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
  const originalMethod = descriptor.value;

  descriptor.value = function (...args: any[]) {
    console.log(`调用方法: ${propertyKey},参数: ${JSON.stringify(args)}`);
    const result = originalMethod.apply(this, args); // 调用原始方法
    console.log(`方法 ${propertyKey} 返回: ${result}`);
    return result;
  };

  return descriptor; // 必须返回修改后的描述符
}

class Calculator {
  @logMethod
  add(x: number, y: number): number {
    return x + y;
  }

  @logMethod
  subtract(x: number, y: number): number {
    return x - y;
  }
}

const calculator = new Calculator();
calculator.add(5, 3); // 输出日志:调用方法: add,参数: [5,3]  方法 add 返回: 8
calculator.subtract(10, 4); // 输出日志:调用方法: subtract,参数: [10,4]  方法 subtract 返回: 6

在这个例子中,logMethod 装饰器给 addsubtract 方法添加了日志功能。每次调用这两个方法时,都会输出方法的名称、参数和返回值。

六、属性装饰器: 给属性“上保险”!

属性装饰器接收两个参数:

  • target: 如果是静态属性,则是类的构造函数;如果是实例属性,则是类的原型对象。
  • propertyKey: 属性的名字,字符串类型。

需要注意的是,属性装饰器不能直接修改属性的值。 它的主要作用是给属性添加元数据,或者在属性被访问时执行一些操作。

import 'reflect-metadata'; // 引入 reflect-metadata,才能使用元数据

function readOnly(target: any, propertyKey: string) {
  Reflect.defineMetadata('readonly', true, target, propertyKey);

  Object.defineProperty(target, propertyKey, {
    writable: false, // 设置为只读
  });
}

class Person {
  @readOnly
  name: string = "张三";

  constructor() {
    //this.name = "李四"; // 报错:无法分配给只读属性 "name"
  }

  getName() {
    console.log("getName", Reflect.getMetadata('readonly', Person.prototype, 'name'))
  }
}

const person = new Person();
console.log(person.name); // 输出:张三
person.getName(); // 输出:true

//person.name = "李四"; // 报错:无法分配给只读属性 "name"

在这个例子中,readOnly 装饰器使用 Reflect.defineMetadataname 属性添加了元数据,并且使用 Object.defineProperty 将属性设置为只读。

七、访问器装饰器: 给 getter/setter “加锁”!

访问器装饰器接收三个参数:

  • target: 如果是静态访问器,则是类的构造函数;如果是实例访问器,则是类的原型对象。
  • propertyKey: 访问器的名字,字符串类型。
  • descriptor: 属性描述符 (Property Descriptor),和 Object.defineProperty() 里的描述符一样。
function validate(target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
  const originalSet = descriptor.set;

  descriptor.set = function (value: number) {
    if (value < 0) {
      throw new Error(`Invalid value: ${value}. Value must be non-negative.`);
    }
    originalSet.call(this, value); // 调用原始的 setter
  };
}

class Circle {
  private _radius: number = 0;

  @validate
  set radius(value: number) {
    this._radius = value;
  }

  get radius(): number {
    return this._radius;
  }
}

const circle = new Circle();
circle.radius = 5; // 正常
console.log(circle.radius); // 输出 5

//circle.radius = -2; // 报错:Invalid value: -2. Value must be non-negative.

在这个例子中,validate 装饰器给 radius 属性的 setter 添加了验证功能。如果设置的值小于 0,就会抛出错误。

八、装饰器工厂: 灵活定制,随心所欲!

有时候,我们需要根据不同的参数来定制装饰器的行为。 这时,可以使用装饰器工厂。

装饰器工厂就是一个返回装饰器函数的函数。 它可以接收一些参数,根据这些参数来生成不同的装饰器。

function logParameter(logMessage: string) {
  return function (target: any, propertyKey: string, parameterIndex: number) {
    console.log(`参数 ${parameterIndex} of ${propertyKey} will be logged with message: ${logMessage}`);
  };
}

class Example {
  greet(@logParameter("Name is being logged") name: string) {
    console.log(`Hello, ${name}!`);
  }
}

const example = new Example();
example.greet("小明"); // 输出:参数 0 of greet will be logged with message: Name is being logged   Hello, 小明!

在这个例子中,logParameter 是一个装饰器工厂,它接收一个 logMessage 参数,并返回一个装饰器函数。 这个装饰器函数会输出参数的索引和消息。

九、元数据(Metadata): 装饰器的好帮手!

元数据是指描述数据的数据。 在装饰器中,我们可以使用元数据来存储一些关于类、方法或属性的信息。

要使用元数据,需要引入 reflect-metadata 库。

npm install reflect-metadata --save

然后在你的代码中导入:

import 'reflect-metadata';

reflect-metadata 提供了以下几个 API 来操作元数据:

  • Reflect.defineMetadata(key, value, target, propertyKey): 给目标对象添加元数据。
  • Reflect.getMetadata(key, target, propertyKey): 获取目标对象的元数据。
  • Reflect.hasMetadata(key, target, propertyKey): 检查目标对象是否包含指定的元数据。
  • Reflect.deleteMetadata(key, target, propertyKey): 删除目标对象的元数据。

在上面的“属性装饰器”的例子中,我们已经演示了如何使用 Reflect.defineMetadata 来给属性添加元数据。

十、实际应用场景: 装饰器能干啥?

装饰器可以应用于很多场景,以下是一些常见的例子:

  • 日志记录: 记录方法的调用和返回值。
  • 权限验证: 验证用户是否有权限访问某个方法。
  • 缓存: 缓存方法的计算结果,避免重复计算。
  • 事务管理: 在方法执行前后开启和提交事务。
  • 依赖注入: 将依赖项注入到类中。
  • 状态管理: 将组件连接到状态管理系统(如 Redux)。
  • 表单验证: 验证表单数据的有效性。
  • AOP(面向切面编程): 将横切关注点(如日志、权限验证)从核心业务逻辑中分离出来。

十一、总结: 装饰器,让代码更优雅!

装饰器是一种强大的元编程工具,它可以让你以一种声明式的方式来修改或增强代码的行为。 它可以提高代码的可读性、可维护性和可重用性。

特性 描述 优点
声明式编程 使用 @ 符号,以一种声明式的方式来应用装饰器。 代码更简洁、更易读,更易于理解代码的意图。
代码复用 可以将通用的逻辑(如日志、权限验证)封装成装饰器,然后在多个地方复用。 避免代码重复,提高代码的可维护性。
AOP 可以将横切关注点(如日志、权限验证)从核心业务逻辑中分离出来。 使代码更模块化、更清晰,更容易进行单元测试。
元编程 可以在运行时修改或增强代码的行为。 可以实现一些高级的功能,如依赖注入、状态管理。

虽然装饰器目前还是一个提案,但已经被很多框架和库所采用,例如 Angular、NestJS 等。 相信在不久的将来,装饰器会成为 JavaScript 开发的标配。

十二、注意事项: 别玩脱了!

  • TypeScript 支持更好: 装饰器最初是为 TypeScript 设计的,所以在 TypeScript 中使用装饰器体验更好。在 JavaScript 中使用装饰器需要 Babel 等工具的支持。
  • reflect-metadata: 如果需要使用元数据,需要引入 reflect-metadata 库。
  • 执行顺序: 多个装饰器的执行顺序是从下往上,从左往右。
  • 谨慎使用: 装饰器虽然强大,但也可能使代码变得复杂。 要谨慎使用,避免过度装饰。
  • 浏览器兼容性: 装饰器目前还没有被所有浏览器原生支持,需要使用 Babel 等工具进行转译。

好了,今天就讲到这里。 希望大家能掌握装饰器的基本概念和用法,并在实际开发中灵活运用。 记住,代码要写得漂亮,更要写得实用! 散会!

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