زخرفات JavaScript: برمجة البيانات الوصفية وأنماط البرمجة الموجهة بالجوانب

زخرفات JavaScript هي ميزة برمجة فوقية قوية ومعبرة تسمح لك بتعديل أو تحسين سلوك الفئات والأساليب والخصائص والمعلمات بطريقة تصريحية وقابلة لإعادة الاستخدام. إنها توفر بناء جملة موجزًا لإضافة البيانات الوصفية وتنفيذ مبادئ البرمجة الموجهة بالجوانب (AOP)، مما يحسن من إمكانية إعادة استخدام التعليمات البرمجية، وقابليتها للقراءة، وقابليتها للصيانة. سيوفر هذا الدليل الشامل نظرة متعمقة على زخرفات JavaScript، حيث يغطي بناء الجملة والاستخدام والتطبيقات في سيناريوهات مختلفة. في حين أنها لا تزال اقتراحًا يتطور رسميًا، يتم اعتماد الزخرفات على نطاق واسع، خاصة في أطر العمل مثل Angular و NestJS، وتأثيرها على تطوير JavaScript أمر لا يمكن إنكاره.

ما هي زخرفات JavaScript؟

الزخرفات هي نوع خاص من التصريحات التي يمكن إرفاقها بتصريح الفئة أو الأسلوب أو الوصول أو الخاصية أو المعلمة. وهي تستخدم النموذج @expression، حيث يجب أن يتم تقييم expression إلى دالة سيتم استدعاؤها في وقت التشغيل بمعلومات حول التصريح المزخرف. في الأساس، تعمل الزخرفات كدوال تقوم بتغليف أو تعديل العنصر المزخرف، مما يسمح لك بإضافة وظائف أو بيانات وصفية إضافية دون تعديل التعليمات البرمجية الأصلية مباشرة.

فكر في الزخرفات على أنها تعليقات توضيحية أو علامات يمكن إرفاقها بعناصر التعليمات البرمجية. ثم يمكن معالجة هذه العلامات في وقت التشغيل لأداء مهام مختلفة، مثل التسجيل أو التحقق من الصحة أو التفويض أو حقن التبعية. تعمل الزخرفات على تعزيز هيكل تعليمات برمجية أنظف وأكثر نمطية من خلال فصل المخاوف وتقليل النماذج.

فوائد استخدام الزخرفات

• تحسين إمكانية إعادة استخدام التعليمات البرمجية: تسمح لك الزخرفات بتغليف السلوك الشائع في مكونات قابلة لإعادة الاستخدام يمكن تطبيقها على أجزاء متعددة من تطبيقك. هذا يقلل من تكرار التعليمات البرمجية ويعزز الاتساق.
• تحسين إمكانية القراءة: من خلال فصل المخاوف الشاملة إلى الزخرفات، يمكنك جعل المنطق الأساسي الخاص بك أنظف وأسهل في الفهم. توفر الزخرفات طريقة تصريحية للتعبير عن سلوك إضافي، مما يجعل التعليمات البرمجية ذاتية التوثيق.
• زيادة القدرة على الصيانة: تعمل الزخرفات على تعزيز النمطية وفصل المخاوف، مما يسهل تعديل تطبيقك أو توسيعه دون التأثير على أجزاء أخرى من قاعدة التعليمات البرمجية. يقلل هذا من خطر إدخال الأخطاء ويبسط عملية الصيانة.
• البرمجة الموجهة بالجوانب (AOP): تمكنك الزخرفات من تنفيذ مبادئ AOP من خلال السماح لك بحقن السلوك في التعليمات البرمجية الموجودة دون تعديل التعليمات البرمجية المصدر الخاصة بها. هذا مفيد بشكل خاص للتعامل مع المخاوف الشاملة مثل التسجيل والأمان وإدارة المعاملات.

أنواع الزخرفات

يمكن تطبيق زخرفات JavaScript على أنواع مختلفة من التصريحات، كل منها له غرض وبناء جملة خاص به:

زخرفات الفئات

يتم تطبيق زخرفات الفئات على منشئ الفئة ويمكن استخدامها لتعديل تعريف الفئة أو إضافة بيانات وصفية. تتلقى زخرفة الفئة منشئ الفئة كحجتها الوحيدة.

مثال: إضافة بيانات وصفية إلى فئة.

            
function Component(options: { selector: string, template: string }) {
  return function (constructor: T) {
    return class extends constructor {
      selector = options.selector;
      template = options.template;
    }
  }
}

@Component({ selector: 'my-component', template: '
Hello
' })
class MyComponent {
  constructor() {
    // ...
  }
}

console.log(new MyComponent().selector); // Output: my-component

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال، تضيف زخرفة Component خصائص selector و template إلى فئة MyComponent، مما يسمح لك بتكوين البيانات الوصفية للمكون بطريقة تصريحية. هذا مشابه لكيفية تعريف مكونات Angular.

زخرفات الأساليب

يتم تطبيق زخرفات الأساليب على الأساليب الموجودة داخل الفئة ويمكن استخدامها لتعديل سلوك الأسلوب أو إضافة بيانات وصفية. تتلقى زخرفة الأسلوب ثلاث حجج:

• الكائن المستهدف (إما نموذج الفئة أو منشئ الفئة، اعتمادًا على ما إذا كان الأسلوب ثابتًا).
• اسم الأسلوب.
• واصف الخاصية للأسلوب.

مثال: تسجيل استدعاءات الأساليب.

            
function Log(target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
  const originalMethod = descriptor.value;

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

  return descriptor;
}

class Calculator {
  @Log
  add(a: number, b: number) {
    return a + b;
  }
}

const calculator = new Calculator();
calculator.add(2, 3); // Output: Calling add with arguments: [2,3]
                     //         add returned: 5

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال، تسجل الزخرفة Log استدعاء الأسلوب وحججه قبل تنفيذ الأسلوب الأصلي وتسجل قيمة الإرجاع بعد التنفيذ. هذا مثال بسيط لكيفية استخدام الزخرفات لتنفيذ وظائف التسجيل أو التدقيق دون تعديل المنطق الأساسي للأسلوب.

زخرفات الخصائص

يتم تطبيق زخرفات الخصائص على الخصائص الموجودة داخل الفئة ويمكن استخدامها لتعديل سلوك الخاصية أو إضافة بيانات وصفية. تتلقى زخرفة الخاصية حجتين:

• الكائن المستهدف (إما نموذج الفئة أو منشئ الفئة، اعتمادًا على ما إذا كانت الخاصية ثابتة).
• اسم الخاصية.

مثال: التحقق من صحة قيم الخاصية.

            
function Validate(target: any, propertyKey: string) {
  let value: any;

  const getter = function () {
    return value;
  };

  const setter = function (newVal: any) {
    if (typeof newVal !== 'number' || newVal < 0) {
      throw new Error(`Invalid value for ${propertyKey}. Must be a non-negative number.`);
    }
    value = newVal;
  };

  Object.defineProperty(target, propertyKey, {
    get: getter,
    set: setter,
    enumerable: true,
    configurable: true,
  });
}

class Product {
  @Validate
  price: number;

  constructor(price: number) {
    this.price = price;
  }
}

const product = new Product(10);
console.log(product.price); // Output: 10

try {
  product.price = -5; // Throws an error
} catch (e) {
  console.error(e.message);
}

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال، تتحقق الزخرفة Validate من صحة خاصية price للتأكد من أنها رقم غير سالب. إذا تم تعيين قيمة غير صالحة، يتم طرح خطأ. هذا مثال بسيط لكيفية استخدام الزخرفات لتنفيذ التحقق من صحة البيانات.

زخرفات المعلمات

يتم تطبيق زخرفات المعلمات على معلمات الأسلوب ويمكن استخدامها لإضافة بيانات وصفية أو تعديل سلوك المعلمة. تتلقى زخرفة المعلمة ثلاث حجج:

• الكائن المستهدف (إما نموذج الفئة أو منشئ الفئة، اعتمادًا على ما إذا كان الأسلوب ثابتًا).
• اسم الأسلوب.
• فهرس المعلمة في قائمة معلمات الأسلوب.

مثال: حقن التبعيات.

            
import 'reflect-metadata';

const Injectable = (): ClassDecorator => {
    return (target: any) => {
        Reflect.defineMetadata('injectable', true, target);
    };
};

const Inject = (token: string): ParameterDecorator => {
    return (target: any, propertyKey: string | symbol, parameterIndex: number) => {
        let existingParameters: string[] = Reflect.getOwnMetadata('parameters', target, propertyKey) || [];
        existingParameters[parameterIndex] = token;
        Reflect.defineMetadata('parameters', existingParameters, target, propertyKey);
    };
};

@Injectable()
class Logger {
    log(message: string) {
        console.log(`Logger: ${message}`);
    }
}

class Greeter {
    private logger: Logger;

    constructor(@Inject('Logger') logger: Logger) {
        this.logger = logger;
    }

    greet(name: string) {
        this.logger.log(`Hello, ${name}!`);
    }
}

// Simple dependency injection container
class Container {
    private dependencies: Map = new Map();

    register(token: string, dependency: any) {
        this.dependencies.set(token, dependency);
    }

    resolve(target: any): T {
        const parameters: string[] = Reflect.getMetadata('parameters', target) || [];
        const resolvedDependencies = parameters.map(token => this.dependencies.get(token));
        return new target(...resolvedDependencies);
    }
}

const container = new Container();
container.register('Logger', new Logger());

const greeter = container.resolve(Greeter);
greeter.greet('World'); // Output: Logger: Hello, World!

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال، يتم استخدام الزخرفة Inject لحقن التبعيات في منشئ فئة Greeter. تربط الزخرفة رمزًا بالمعلمة، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لحل التبعية باستخدام حاوية حقن التبعية. يعرض هذا المثال تنفيذًا أساسيًا لحقن التبعية باستخدام الزخرفات ومكتبة reflect-metadata.

أمثلة عملية وحالات الاستخدام

يمكن استخدام زخرفات JavaScript في مجموعة متنوعة من السيناريوهات لتحسين جودة التعليمات البرمجية وتبسيط التطوير. فيما يلي بعض الأمثلة العملية وحالات الاستخدام:

التسجيل والتدقيق

يمكن استخدام الزخرفات لتسجيل استدعاءات الأساليب والحجج وقيم الإرجاع تلقائيًا، مما يوفر رؤى قيمة حول سلوك التطبيق والأداء. يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص لتصحيح الأخطاء واستكشاف المشكلات وإصلاحها.

            
function LogMethod(target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
    const originalMethod = descriptor.value;

    descriptor.value = function (...args: any[]) {
        const startTime = performance.now();
        console.log(`[${new Date().toISOString()}] Calling method: ${propertyKey} with arguments: ${JSON.stringify(args)}`);
        const result = originalMethod.apply(this, args);
        const endTime = performance.now();
        const executionTime = endTime - startTime;
        console.log(`[${new Date().toISOString()}] Method ${propertyKey} returned: ${result}. Execution time: ${executionTime.toFixed(2)}ms`);
        return result;
    };

    return descriptor;
}

class ExampleClass {
    @LogMethod
    complexOperation(a: number, b: number): number {
        // Simulate a time-consuming operation
        let sum = 0;
        for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
            sum += a + b + i;
        }
        return sum;
    }
}

const example = new ExampleClass();
example.complexOperation(5, 10);

            

              
                Copy
              
            
          

يقيس هذا المثال الموسع وقت تنفيذ الأسلوب ويسجله، إلى جانب الطابع الزمني الحالي، مما يوفر معلومات أكثر تفصيلاً لتحليل الأداء.

التفويض والمصادقة

يمكن استخدام الزخرفات لفرض سياسات الأمان عن طريق التحقق من أدوار المستخدم والأذونات قبل تنفيذ أسلوب. يمكن أن يمنع هذا الوصول غير المصرح به إلى البيانات والوظائف الحساسة.

            
function Authorize(role: string) {
    return function (target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
        const originalMethod = descriptor.value;

        descriptor.value = function (...args: any[]) {
            const userRole = getCurrentUserRole(); // Function to retrieve the current user's role

            if (userRole !== role) {
                throw new Error(`Unauthorized: User does not have the required role (${role}) to access this method.`);
            }

            return originalMethod.apply(this, args);
        };

        return descriptor;
    };
}

function getCurrentUserRole(): string {
    // In a real application, this would retrieve the user's role from authentication context
    return 'admin'; // Example: Hardcoded role for demonstration
}

class AdminPanel {
    @Authorize('admin')
    deleteUser(userId: number) {
        console.log(`User ${userId} deleted successfully.`);
    }

    @Authorize('editor')
    editArticle(articleId: number) {
        console.log(`Article ${articleId} edited successfully.`);
    }
}

const adminPanel = new AdminPanel();

try {
    adminPanel.deleteUser(123);
    adminPanel.editArticle(456); // This will throw an error because the user role is 'admin'
} catch (error) {
    console.error(error.message);
}

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال الموسع، تتحقق زخرفة Authorize مما إذا كان المستخدم الحالي لديه الدور المحدد قبل السماح بالوصول إلى الأسلوب. يتم استخدام الدالة getCurrentUserRole (التي ستجلب دور المستخدم الفعلي في تطبيق حقيقي) لتحديد الدور الحالي للمستخدم. إذا لم يكن لدى المستخدم الدور المطلوب، يتم طرح خطأ، مما يمنع تنفيذ الأسلوب.

التخزين المؤقت

يمكن استخدام الزخرفات لتخزين نتائج العمليات المكلفة مؤقتًا، مما يحسن أداء التطبيق ويقلل من حمل الخادم. يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص للبيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر والتي لا تتغير غالبًا.

            
function Cache(ttl: number = 60) { // ttl in seconds, default to 60 seconds
    const cache = new Map();

    return function (target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
        const originalMethod = descriptor.value;

        descriptor.value = async function (...args: any[]) {
            const cacheKey = `${propertyKey}-${JSON.stringify(args)}`;
            const cachedData = cache.get(cacheKey);

            if (cachedData && Date.now() < cachedData.expiry) {
                console.log(`Retrieving from cache: ${propertyKey} with arguments: ${JSON.stringify(args)}`);
                return cachedData.data;
            }

            console.log(`Executing and caching: ${propertyKey} with arguments: ${JSON.stringify(args)}`);
            const result = await originalMethod.apply(this, args);

            cache.set(cacheKey, {
                data: result,
                expiry: Date.now() + ttl * 1000, // Calculate expiry time
            });

            return result;
        };

        return descriptor;
    };
}

class DataService {
    @Cache(120) // Cache for 120 seconds
    async fetchData(id: number): Promise {
        // Simulate fetching data from a database or API
        return new Promise((resolve) => {
            setTimeout(() => {
                resolve(`Data for ID ${id} fetched from source.`);
            }, 1000); // Simulate a 1-second delay
        });
    }
}

const dataService = new DataService();

(async () => {
    console.log(await dataService.fetchData(1)); // Executes the method
    console.log(await dataService.fetchData(1)); // Retrieves from cache
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 121000)); // Wait for 121 seconds to allow the cache to expire
    console.log(await dataService.fetchData(1)); // Executes the method again after cache expiry
})();

            

              
                Copy
              
            
          

ينفذ هذا المثال الموسع آلية تخزين مؤقت أساسية باستخدام Map. تقوم الزخرفة Cache بتخزين نتائج الأسلوب المزخرف لمدة محددة لمرة واحدة (TTL). عند استدعاء الأسلوب مرة أخرى بنفس الحجج، يتم إرجاع النتيجة المخزنة مؤقتًا بدلاً من إعادة تنفيذ الأسلوب. بعد انتهاء صلاحية TTL، يتم تنفيذ الأسلوب مرة أخرى، ويتم تخزين النتيجة مؤقتًا.

التحقق من الصحة

يمكن استخدام الزخرفات للتحقق من صحة البيانات قبل معالجتها، مما يضمن سلامة البيانات ويمنع الأخطاء. يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص للتحقق من صحة إدخال المستخدم أو البيانات المستلمة من مصادر خارجية.

            
function Required() {
    return function (target: any, propertyKey: string) {
        if (!target.constructor.requiredFields) {
            target.constructor.requiredFields = [];
        }
        target.constructor.requiredFields.push(propertyKey);
    };
}

function ValidateClass(target: any) {
    const originalConstructor = target;

    function construct(constructor: any, args: any[]) {
        const instance: any = new constructor(...args);
        if (constructor.requiredFields) {
            constructor.requiredFields.forEach((field: string) => {
                if (!instance[field]) {
                    throw new Error(`Missing required field: ${field}`);
                }
            });
        }
        return instance;
    }

    const newConstructor: any = function (...args: any[]) {
        return construct(originalConstructor, args);
    };

    newConstructor.prototype = originalConstructor.prototype;
    return newConstructor;
}

@ValidateClass
class User {
    @Required()
    name: string;

    @Required()
    email: string;

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

try {
    const validUser = new User('John Doe', 'john.doe@example.com');
    console.log('Valid user created:', validUser);

    const invalidUser = new User('Jane Doe', ''); // Missing email
} catch (error) {
    console.error('Validation error:', error.message);
}


            

              
                Copy
              
            
          

يستخدم هذا المثال زخرفتين: Required و ValidateClass. تعمل الزخرفة Required على تمييز الخصائص على أنها مطلوبة. تعترض الزخرفة ValidateClass منشئ الفئة وتتحقق مما إذا كانت جميع الحقول المطلوبة تحتوي على قيم. إذا كان أي حقل مطلوب مفقودًا، يتم طرح خطأ.

حقن التبعية

كما هو موضح في مثال زخرفة المعلمة، يمكن للزخرفات تسهيل حقن التبعية الأساسية، مما يسهل إدارة التبعيات وفصل المكونات. في حين أن أطر عمل حقن التبعية الأكثر تطورًا موجودة، يمكن أن توفر الزخرفات طريقة خفيفة الوزن ومريحة للتعامل مع سيناريوهات حقن التبعية البسيطة.

اعتبارات وأفضل الممارسات

• افهم سياق التنفيذ: كن على دراية بالحجج target و propertyKey و descriptor التي تم تمريرها إلى دالة الزخرفة. توفر هذه الحجج معلومات قيمة حول التصريح المزخرف وتسمح لك بتعديل سلوكه وفقًا لذلك.
• استخدم الزخرفات باعتدال: في حين أن الزخرفات يمكن أن تكون قوية، إلا أن الإفراط في استخدامها يمكن أن يؤدي إلى تعليمات برمجية معقدة وصعبة الفهم. استخدم الزخرفات بحكمة وفقط عندما توفر فائدة واضحة من حيث إمكانية إعادة استخدام التعليمات البرمجية أو قابليتها للقراءة أو قابليتها للصيانة.
• اتبع اصطلاحات التسمية: استخدم أسماء وصفية للزخرفات الخاصة بك للإشارة بوضوح إلى الغرض منها. سيؤدي هذا إلى جعل التعليمات البرمجية الخاصة بك ذاتية التوثيق وأسهل في الفهم.
• حافظ على فصل المخاوف: يجب أن تركز الزخرفات على اهتمامات شاملة محددة وتجنب خلط الوظائف غير ذات الصلة. سيؤدي هذا إلى تحسين النمطية وقابلية صيانة التعليمات البرمجية الخاصة بك.
• اختبر الزخرفات الخاصة بك بدقة: مثل أي تعليمات برمجية أخرى، يجب اختبار الزخرفات بدقة للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح ولا تقدم آثارًا جانبية غير مقصودة.
• احذر من الآثار الجانبية: تنفذ الزخرفات في وقت التشغيل. تجنب العمليات المعقدة أو التي تستغرق وقتًا طويلاً داخل دوال الزخرفة، لأن هذا يمكن أن يؤثر على أداء التطبيق.
• يوصى باستخدام TypeScript: في حين أنه يمكن استخدام زخرفات JavaScript تقنيًا في JavaScript العادي مع تحويل Babel، إلا أنها تُستخدم بشكل أكثر شيوعًا مع TypeScript. يوفر TypeScript سلامة كتابة ممتازة وفحصًا في وقت التصميم للزخرفات.

وجهات نظر وأمثلة عالمية

المبادئ المتعلقة بإعادة استخدام التعليمات البرمجية وقابليتها للصيانة وفصل المخاوف، والتي تسهلها الزخرفات، قابلة للتطبيق عالميًا عبر سياقات تطوير البرمجيات المتنوعة على مستوى العالم. ومع ذلك، قد تختلف التطبيقات وحالات الاستخدام المحددة تبعًا لتكديس التكنولوجيا ومتطلبات المشروع وممارسات التطوير السائدة في مناطق مختلفة.

على سبيل المثال، في تطوير Java للمؤسسات، يتم استخدام التعليقات التوضيحية (المماثلة في المفهوم للزخرفات) على نطاق واسع للتكوين وحقن التبعية (على سبيل المثال، إطار عمل Spring). في حين أن بناء الجملة والآليات الأساسية تختلف عن زخرفات JavaScript، فإن المبادئ الأساسية للبرمجة الفوقية والبرمجة الموجهة بالجوانب تظل كما هي. وبالمثل، في Python، تعد الزخرفات ميزة لغوية من الدرجة الأولى وتُستخدم بشكل متكرر لمهام مثل التسجيل والمصادقة والتخزين المؤقت.

عند العمل في فرق دولية أو المساهمة في مشاريع مفتوحة المصدر مع جمهور عالمي، من الضروري الالتزام بمعايير الترميز وأفضل الممارسات التي تعزز الوضوح والصيانة. يمكن أن يساهم الاستخدام الفعال للزخرفات في قاعدة تعليمات برمجية أكثر نمطية وحسنًا، مما يسهل على المطورين من خلفيات مختلفة التعاون والمساهمة.

الخلاصة

زخرفات JavaScript هي ميزة برمجة فوقية قوية ومتعددة الاستخدامات يمكنها تحسين إمكانية إعادة استخدام التعليمات البرمجية وقابليتها للقراءة وقابليتها للصيانة بشكل كبير. من خلال توفير طريقة تصريحية لإضافة بيانات وصفية وتنفيذ مبادئ البرمجة الموجهة بالجوانب، تمكنك الزخرفات من تغليف السلوك الشائع وفصل المخاوف وإنشاء تطبيقات أكثر نمطية وحسنًا. في حين أنها لا تزال اقتراحًا قيد التطوير النشط، فقد وجدت الزخرفات بالفعل اعتمادًا واسع النطاق في أطر العمل مثل Angular و NestJS وهي على وشك أن تصبح جزءًا مهمًا بشكل متزايد من نظام JavaScript البيئي. من خلال فهم بناء الجملة والاستخدام وأفضل ممارسات الزخرفات، يمكنك الاستفادة من قوتها لبناء تطبيقات أكثر قوة وقابلية للتطوير وقابلة للصيانة.

مع استمرار تطور نظام JavaScript البيئي، يعد البقاء على اطلاع بأحدث الميزات وأفضل الممارسات أمرًا بالغ الأهمية لبناء برامج عالية الجودة تلبي احتياجات المستخدمين في جميع أنحاء العالم. تعد إتقان زخرفات JavaScript مهارة قيمة يمكن أن تساعدك في أن تصبح مطورًا أكثر فعالية وإنتاجية.