JavaScripti privaatsed sümbolid: klassi sisemiste liikmete kapseldamine

Pidevalt arenevas JavaScripti arendusmaailmas on puhta, hooldatava ja robustse koodi kirjutamine esmatähtis. Üks võtmeaspekt selle saavutamiseks on kapseldamine – praktika, kus andmed ja nendega opereerivad meetodid koondatakse ühte üksusesse (tavaliselt klassi) ning sisemised implementatsiooni detailid peidetakse välismaailma eest. See hoiab ära sisemise oleku juhusliku muutmise ja võimaldab teil muuta implementatsiooni ilma teie koodi kasutavaid kliente mõjutamata.

JavaScripti varasemates versioonides puudus tõeline mehhanism range privaatsuse tagamiseks. Arendajad tuginesid sageli nimekonventsioonidele (nt omaduste eesliide alakriipsuga `_`), et näidata, et liige on mõeldud ainult sisemiseks kasutamiseks. Kuid need konventsioonid olidki vaid konventsioonid. Miski ei takistanud välist koodi neile „privaatsetele” liikmetele otse juurde pääsemast ja neid muutmast.

ES6 (ECMAScript 2015) kasutuselevõtuga pakkus primitiivne andmetüüp Symbol uut lähenemist privaatsuse saavutamiseks. Kuigi sümbolid pole *rangelt* privaatsed mõne teise keele traditsioonilises tähenduses, pakuvad nad unikaalset ja äraarvamatut identifikaatorit, mida saab kasutada objekti omaduste võtmena. See muudab välisel koodil nendele omadustele juurdepääsu äärmiselt keeruliseks, ehkki mitte võimatuks, luues seega privaatsuselaadse kapseldamise vormi.

Sümbolite mõistmine

Enne privaatsetesse sümbolitesse süvenemist tuletame lühidalt meelde, mis sümbolid on.

Symbol on ES6-s kasutusele võetud primitiivne andmetüüp. Erinevalt stringidest või numbritest on sümbolid alati unikaalsed. Isegi kui loote kaks sama kirjeldusega sümbolit, on need erinevad.

            const symbol1 = Symbol('mySymbol');
const symbol2 = Symbol('mySymbol');

console.log(symbol1 === symbol2); // Väljund: false
            

              
                Copy
              
            
          

Sümboleid saab kasutada objektides omaduste võtmetena.

            const obj = {
  [symbol1]: 'Tere, maailm!',
};

console.log(obj[symbol1]); // Väljund: Tere, maailm!
            

              
                Copy
              
            
          

Sümbolite põhiomadus, mis muudab need privaatsuse jaoks kasulikuks, on see, et need ei ole loendatavad. See tähendab, et standardsed meetodid objekti omaduste itereerimiseks, nagu Object.keys(), Object.getOwnPropertyNames() ja for...in tsüklid, ei kaasa sümbolivõtmega omadusi.

Privaatsete sümbolite loomine

Privaatse sümboli loomiseks deklareerige sümboli muutuja lihtsalt väljaspool klassi definitsiooni, tavaliselt oma mooduli või faili ülaosas. See muudab sümboli kättesaadavaks ainult selles moodulis.

            const _privateData = Symbol('privateData');
const _privateMethod = Symbol('privateMethod');

class MyClass {
  constructor(data) {
    this[_privateData] = data;
  }

  [_privateMethod]() {
    console.log('See on privaatne meetod.');
  }

  publicMethod() {
    console.log(`Andmed: ${this[_privateData]}`);
    this[_privateMethod]();
  }
}
            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites on _privateData ja _privateMethod sümbolid, mida kasutatakse võtmetena privaatsete andmete ja privaatse meetodi salvestamiseks ja neile juurdepääsemiseks klassis MyClass. Kuna need sümbolid on defineeritud väljaspool klassi ja neid ei eksponeerita avalikult, on need välise koodi eest tõhusalt peidetud.

Privaatsetele sümbolitele juurdepääs

Kuigi privaatsed sümbolid ei ole loendatavad, ei ole nad täielikult kättesaamatud. Meetodit Object.getOwnPropertySymbols() saab kasutada objekti kõigi sümbolivõtmega omaduste massiivi saamiseks.

            const myInstance = new MyClass('Tundlik informatsioon');
const symbols = Object.getOwnPropertySymbols(myInstance);

console.log(symbols); // Väljund: [Symbol(privateData), Symbol(privateMethod)]

// Seejärel saate neid sümboleid kasutada privaatsetele andmetele juurdepääsemiseks.
console.log(myInstance[symbols[0]]); // Väljund: Tundlik informatsioon
            

              
                Copy
              
            
          

Privaatsetele liikmetele sel viisil juurdepääs nõuab aga sümbolite endi otsest tundmist. Kuna need sümbolid on tavaliselt saadaval ainult moodulis, kus klass on defineeritud, on välisel koodil neile juhuslikult või pahatahtlikult juurde pääseda keeruline. Siin tulebki mängu sümbolite „privaatsuselaadne” olemus. Nad ei paku *absoluutset* privaatsust, kuid pakuvad olulist edasiminekut võrreldes nimekonventsioonidega.

Privaatsete sümbolite kasutamise eelised

• Kapseldamine: Privaatsed sümbolid aitavad jõustada kapseldamist, peites sisemised implementatsiooni detailid, mis muudab välisel koodil raskemaks objekti sisemist olekut juhuslikult või tahtlikult muuta.
• Nimekonfliktide riski vähendamine: Kuna sümbolid on garanteeritult unikaalsed, välistavad need nimekonfliktide riski, kui kasutate sarnaste nimedega omadusi oma koodi erinevates osades. See on eriti kasulik suurtes projektides või kolmandate osapoolte teekidega töötamisel.
• Parem koodi hooldatavus: Sisemist olekut kapseldades saate muuta oma klassi implementatsiooni, ilma et see mõjutaks välist koodi, mis tugineb selle avalikule liidesele. See muudab teie koodi hooldatavamaks ja lihtsamini refaktoreeritavaks.
• Andmete terviklikkus: Objekti sisemiste andmete kaitsmine aitab tagada, et selle olek püsib järjepidev ja kehtiv. See vähendab vigade ja ootamatu käitumise riski.

Kasutusjuhud ja näited

Uurime mõningaid praktilisi kasutusjuhte, kus privaatsed sümbolid võivad olla kasulikud.

1. Turvaline andmete salvestamine

Kujutage ette klassi, mis käsitleb tundlikke andmeid, nagu kasutajatunnused või finantsteave. Kasutades privaatseid sümboleid, saate neid andmeid salvestada viisil, mis on välisele koodile vähem kättesaadav.

            const _username = Symbol('username');
const _password = Symbol('password');

class User {
  constructor(username, password) {
    this[_username] = username;
    this[_password] = password;
  }

  authenticate(providedPassword) {
    // Simuleeri parooli räsitamist ja võrdlemist
    if (providedPassword === this[_password]) {
      return true;
    } else {
      return false;
    }
  }

  // Eksponeeri ainult vajalikku teavet avaliku meetodi kaudu
  getPublicProfile() {
    return { username: this[_username] };
  }
}
            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites salvestatakse kasutajanimi ja parool privaatsete sümbolite abil. Meetod authenticate() kasutab privaatset parooli kontrollimiseks ja meetod getPublicProfile() eksponeerib ainult kasutajanime, takistades otsest juurdepääsu paroolile välisest koodist.

2. Oleku haldamine kasutajaliidese komponentides

Kasutajaliidese komponentide teekides (nt React, Vue.js, Angular) saab privaatseid sümboleid kasutada komponentide sisemise oleku haldamiseks ja takistada välisel koodil seda otse manipuleerida.

            const _componentState = Symbol('componentState');

class MyComponent {
  constructor(initialState) {
    this[_componentState] = initialState;
  }

  setState(newState) {
    // Teosta olekuvärskendused ja käivita uuesti renderdamine
    this[_componentState] = { ...this[_componentState], ...newState };
    this.render();
  }

  render() {
    // Värskenda kasutajaliidest vastavalt praegusele olekule
    console.log('Komponendi renderdamine olekuga:', this[_componentState]);
  }
}
            

              
                Copy
              
            
          

Siin salvestab sümbol _componentState komponendi sisemise oleku. Meetodit setState() kasutatakse oleku värskendamiseks, tagades, et olekuvärskendusi käsitletakse kontrollitud viisil ja et komponent renderdatakse uuesti, kui see on vajalik. Väline kood ei saa olekut otse muuta, tagades andmete terviklikkuse ja komponendi korrektse käitumise.

3. Andmete valideerimise implementeerimine

Saate kasutada privaatseid sümboleid valideerimisloogika ja veateadete salvestamiseks klassi sees, takistades välisel koodil valideerimisreeglitest mööda minna.

            const _validateAge = Symbol('validateAge');
const _ageErrorMessage = Symbol('ageErrorMessage');

class Person {
  constructor(name, age) {
    this.name = name;
    this[_validateAge](age);
  }

  [_validateAge](age) {
    if (age < 0 || age > 150) {
      this[_ageErrorMessage] = 'Vanus peab olema vahemikus 0 kuni 150.';
      throw new Error(this[_ageErrorMessage]);
    } else {
      this.age = age;
      this[_ageErrorMessage] = null; // Lähtesta veateade
    }
  }

  getAge() {
    return this.age;
  }

  getErrorMessage() {
    return this[_ageErrorMessage];
  }
}
            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites viitab sümbol _validateAge privaatsele meetodile, mis teostab vanuse valideerimist. Sümbol _ageErrorMessage salvestab veateate, kui vanus on kehtetu. See takistab välisel koodil kehtetu vanuse otse määramist ja tagab, et valideerimisloogika käivitatakse alati Person objekti loomisel. Meetod getErrorMessage() annab võimaluse valideerimisveale juurde pääseda, kui see eksisteerib.

Täiustatud kasutusjuhud

Lisaks põhinäidetele saab privaatseid sümboleid kasutada ka keerukamates stsenaariumides.

1. WeakMap-põhised privaatsed andmed

Robustsema lähenemise jaoks privaatsusele kaaluge WeakMap-i kasutamist. WeakMap võimaldab teil seostada andmeid objektidega, takistamata nende objektide mälust vabastamist (garbage collection), kui neile mujal enam ei viidata.

            const privateData = new WeakMap();

class MyClass {
  constructor(data) {
    privateData.set(this, { secret: data });
  }

  getData() {
    return privateData.get(this).secret;
  }
}
            

              
                Copy
              
            
          

Selle lähenemisviisi puhul salvestatakse privaatsed andmed WeakMap-i, kasutades võtmena MyClass-i instantsi. Väline kood ei pääse WeakMap-ile otse juurde, muutes andmed tõeliselt privaatseks. Kui MyClass-i instantsile enam ei viidata, vabastatakse see mälust koos seotud andmetega WeakMap-is.

2. Mikserid ja privaatsed sümbolid

Privaatseid sümboleid saab kasutada mikserite loomiseks, mis lisavad klassidele privaatseid liikmeid, häirimata olemasolevaid omadusi.

            const _mixinPrivate = Symbol('mixinPrivate');

const myMixin = (Base) =>
  class extends Base {
    constructor(...args) {
      super(...args);
      this[_mixinPrivate] = 'Mikseri privaatsed andmed';
    }

    getMixinPrivate() {
      return this[_mixinPrivate];
    }
  };

class MyClass extends myMixin(Object) {
  constructor() {
    super();
  }
}

const instance = new MyClass();
console.log(instance.getMixinPrivate()); // Väljund: Mikseri privaatsed andmed
            

              
                Copy
              
            
          

See võimaldab teil lisada klassidele funktsionaalsust modulaarsel viisil, säilitades samal ajal mikseri sisemiste andmete privaatsuse.

Kaalutlused ja piirangud

• Ei ole tõeline privaatsus: Nagu varem mainitud, ei paku privaatsed sümbolid absoluutset privaatsust. Neile pääseb ligi, kasutades Object.getOwnPropertySymbols(), kui keegi on selleks kindlalt otsustanud.
• Silumine: Koodi, mis kasutab privaatseid sümboleid, silumine võib olla keerulisem, kuna privaatsed omadused ei ole standardsetes silumisvahendites kergesti nähtavad. Mõned IDE-d ja silurid pakuvad tuge sümbolivõtmega omaduste inspekteerimiseks, kuid see võib nõuda täiendavat konfigureerimist.
• Jõudlus: Sümbolite kasutamine omaduste võtmetena võib tekitada väikese jõudluse lisakulu võrreldes tavaliste stringide kasutamisega, kuigi enamikul juhtudel on see üldiselt tühine.

Parimad praktikad

• Deklareerige sümbolid mooduli tasandil: Defineerige oma privaatsed sümbolid mooduli või faili ülaosas, kus klass on defineeritud, et tagada nende kättesaadavus ainult selles moodulis.
• Kasutage kirjeldavaid sümbolite kirjeldusi: Andke oma sümbolitele tähendusrikkaid kirjeldusi, et hõlbustada silumist ja koodi mõistmist.
• Vältige sümbolite avalikku eksponeerimist: Ärge eksponeerige privaatseid sümboleid endid avalike meetodite või omaduste kaudu.
• Kaaluge WeakMap-i tugevama privaatsuse jaoks: Kui vajate kõrgemat privaatsuse taset, kaaluge privaatsete andmete salvestamiseks WeakMap-i kasutamist.
• Dokumenteerige oma kood: Dokumenteerige selgelt, millised omadused ja meetodid on mõeldud privaatseks ja kuidas need on kaitstud.

Alternatiivid privaatsetele sümbolitele

Kuigi privaatsed sümbolid on kasulik tööriist, on JavaScriptis kapseldamise saavutamiseks ka teisi lähenemisviise.

• Nimekonventsioonid (alakriipsu eesliide): Nagu varem mainitud, on alakriipsu eesliite (_) kasutamine privaatsete liikmete tähistamiseks levinud konventsioon, kuigi see ei taga tõelist privaatsust.
• Sulgurid (Closures): Sulgureid saab kasutada privaatsete muutujate loomiseks, mis on kättesaadavad ainult funktsiooni skoobis. See on traditsioonilisem lähenemine privaatsusele JavaScriptis, kuid see võib olla vähem paindlik kui privaatsete sümbolite kasutamine.
• Privaatsed klassi väljad (#): JavaScripti uusimad versioonid tutvustavad tõelisi privaatseid klassi välju, kasutades # eesliidet. See on kõige robustsem ja standardiseeritum viis privaatsuse saavutamiseks JavaScripti klassides. Siiski ei pruugi see olla toetatud vanemates brauserites või keskkondades.

Privaatsed klassi väljad (# eesliide) – JavaScripti privaatsuse tulevik

JavaScripti privaatsuse tulevik on kahtlemata privaatsetes klassi väljades, mida tähistatakse # eesliitega. See süntaks pakub *tõelist* privaatset juurdepääsu. Ainult klassi sees deklareeritud kood pääseb neile väljadele juurde. Neile ei pääse juurde ega neid ei saa isegi tuvastada väljaspool klassi. See on märkimisväärne edasiminek sümbolitest, mis pakuvad vaid „pehmet” privaatsust.

            class Counter {
  #count = 0; // Privaatne väli

  increment() {
    this.#count++;
  }

  getCount() {
    return this.#count;
  }
}

const counter = new Counter();
counter.increment();
console.log(counter.getCount()); // Väljund: 1
// console.log(counter.#count); // Viga: Privaatne väli '#count' peab olema deklareeritud ümbritsevas klassis
            

              
                Copy
              
            
          

Privaatsete klassi väljade peamised eelised:

• Tõeline privaatsus: Pakub tegelikku kaitset välise juurdepääsu vastu.
• Ei ole möödapääsuteid: Erinevalt sümbolitest ei ole sisseehitatud viisi privaatsete väljade privaatsusest mööda hiilimiseks.
• Selgus: # eesliide näitab selgelt, et väli on privaatne.

Peamine puudus on brauseri ühilduvus. Enne nende kasutamist veenduge, et teie sihtkeskkond toetab privaatseid klassi välju. Vanemate keskkondadega ühilduvuse tagamiseks saab kasutada transpilaatoreid nagu Babel.

Kokkuvõte

Privaatsed sümbolid pakuvad väärtuslikku mehhanismi sisemise oleku kapseldamiseks ja teie JavaScripti koodi hooldatavuse parandamiseks. Kuigi nad ei paku absoluutset privaatsust, pakuvad nad olulist edasiminekut võrreldes nimekonventsioonidega ja neid saab paljudes stsenaariumides tõhusalt kasutada. Kuna JavaScript areneb pidevalt, on oluline olla kursis uusimate funktsioonide ja parimate tavadega turvalise ja hooldatava koodi kirjutamiseks. Kuigi sümbolid olid samm õiges suunas, esindavad privaatsete klassi väljade (#) kasutuselevõtt praegust parimat praktikat tõelise privaatsuse saavutamiseks JavaScripti klassides. Valige sobiv lähenemine vastavalt oma projekti nõuetele ja sihtkeskkonnale. Alates 2024. aastast on #-notatsiooni kasutamine selle robustsuse ja selguse tõttu võimaluse korral tungivalt soovitatav.

Neid tehnikaid mõistes ja kasutades saate kirjutada robustsemaid, hooldatavamaid ja turvalisemaid JavaScripti rakendusi. Pidage meeles, et peate arvestama oma projekti spetsiifiliste vajadustega ja valima lähenemisviisi, mis tasakaalustab kõige paremini privaatsust, jõudlust ja ühilduvust.