بررسی چگونگی استفاده از هندلرهای پروکسی جاوااسکریپت برای شبیهسازی و اعمال فیلدهای خصوصی، با هدف بهبود کپسولهسازی و قابلیت نگهداری کد.
هندلر پروکسی فیلدهای خصوصی جاوااسکریپت: اعمال کپسولهسازی
کپسولهسازی، یک اصل اساسی برنامهنویسی شیءگرا، با هدف بستهبندی دادهها (ویژگیها) و متدهایی که بر روی آن دادهها کار میکنند در یک واحد واحد (یک کلاس یا شیء)، و محدود کردن دسترسی مستقیم به برخی از اجزای شیء است. جاوااسکریپت، در حالی که مکانیزمهای مختلفی برای دستیابی به این هدف ارائه میدهد، به طور سنتی فاقد فیلدهای خصوصی واقعی بود تا زمان معرفی سینتکس # در نسخههای اخیر ECMAScript. با این حال، سینتکس #، در حالی که موثر است، به طور جهانی در تمام محیطهای جاوااسکریپت و پایگاههای کد پذیرفته و فهمیده نشده است. این مقاله یک رویکرد جایگزین برای اعمال کپسولهسازی با استفاده از هندلرهای پروکسی جاوااسکریپت را بررسی میکند، و یک تکنیک انعطافپذیر و قدرتمند برای شبیهسازی فیلدهای خصوصی و کنترل دسترسی به ویژگیهای شیء ارائه میدهد.
درک نیاز به فیلدهای خصوصی
قبل از ورود به جزئیات پیادهسازی، بیایید درک کنیم چرا فیلدهای خصوصی حیاتی هستند:
- یکپارچگی دادهها: از تغییر مستقیم حالت داخلی توسط کد خارجی جلوگیری میکند و از ثبات و اعتبار دادهها اطمینان مییابد.
- قابلیت نگهداری کد: به توسعهدهندگان اجازه میدهد تا جزئیات پیادهسازی داخلی را بازسازی کنند بدون اینکه کد خارجی که به رابط عمومی شیء متکی است، تحت تأثیر قرار گیرد.
- تجرید (Abstraction): جزئیات پیادهسازی پیچیده را پنهان میکند و یک رابط ساده شده برای تعامل با شیء فراهم میآورد.
- امنیت: دسترسی به دادههای حساس را محدود میکند و از تغییر یا افشای غیرمجاز جلوگیری مینماید. این امر به ویژه هنگام کار با دادههای کاربر، اطلاعات مالی یا سایر منابع حیاتی مهم است.
در حالی که قراردادهایی مانند پیشوند گذاشتن با یک آندرلاین (_) برای ویژگیها برای نشان دادن قصد خصوصی بودن وجود دارد، اما اینها آن را اعمال نمیکنند. اما یک هندلر پروکسی میتواند به طور فعال از دسترسی به ویژگیهای تعیین شده جلوگیری کند و حریم خصوصی واقعی را شبیهسازی نماید.
معرفی هندلرهای پروکسی جاوااسکریپت
هندلرهای پروکسی جاوااسکریپت یک مکانیزم قدرتمند برای رهگیری و سفارشیسازی عملیات بنیادی بر روی اشیاء فراهم میکنند. یک شیء پروکسی، شیء دیگری (هدف) را در بر میگیرد و عملیاتی مانند دریافت، تنظیم و حذف ویژگیها را رهگیری میکند. رفتار توسط یک شیء هندلر تعریف میشود که حاوی متدهایی (تلهها) است که هنگام وقوع این عملیات فراخوانی میشوند.
مفاهیم کلیدی:
- هدف (Target): شیء اصلی که پروکسی آن را در بر میگیرد.
- هندلر (Handler): شیئی که حاوی متدها (تلهها) است و رفتار پروکسی را تعریف میکند.
- تلهها (Traps): متدهایی در هندلر که عملیات روی شیء هدف را رهگیری میکنند. مثالها شامل
get،set،has،deletePropertyوapplyهستند.
پیادهسازی فیلدهای خصوصی با هندلرهای پروکسی
ایده اصلی این است که از تلههای get و set در هندلر پروکسی برای رهگیری تلاشها برای دسترسی به فیلدهای خصوصی استفاده شود. ما میتوانیم یک قرارداد برای شناسایی فیلدهای خصوصی (به عنوان مثال، ویژگیهای دارای پیشوند آندرلاین) تعریف کنیم و سپس از دسترسی به آنها از خارج شیء جلوگیری نماییم.
مثال پیادهسازی
یک کلاس BankAccount را در نظر بگیرید. میخواهیم ویژگی _balance را از تغییر مستقیم خارجی محافظت کنیم. در اینجا نحوه دستیابی به این هدف با استفاده از یک هندلر پروکسی آمده است:
class BankAccount {
constructor(accountNumber, initialBalance) {
this.accountNumber = accountNumber;
this._balance = initialBalance; // ویژگی خصوصی (قراردادی)
}
deposit(amount) {
this._balance += amount;
return this._balance;
}
withdraw(amount) {
if (amount <= this._balance) {
this._balance -= amount;
return this._balance;
} else {
throw new Error("موجودی کافی نیست.");
}
}
getBalance() {
return this._balance; // متد عمومی برای دسترسی به موجودی
}
}
function createBankAccountProxy(bankAccount) {
const privateFields = ['_balance'];
const handler = {
get: function(target, prop, receiver) {
if (privateFields.includes(prop)) {
// بررسی اینکه آیا دسترسی از داخل خود کلاس است
if (target === receiver) {
return target[prop]; // اجازه دسترسی در داخل کلاس
}
throw new Error(`Cannot access private property '${prop}'.`);
}
return Reflect.get(...arguments);
},
set: function(target, prop, value) {
if (privateFields.includes(prop)) {
throw new Error(`Cannot set private property '${prop}'.`);
}
return Reflect.set(...arguments);
}
};
return new Proxy(bankAccount, handler);
}
// نحوه استفاده
const account = new BankAccount("1234567890", 1000);
const proxiedAccount = createBankAccountProxy(account);
console.log(proxiedAccount.accountNumber); // دسترسی مجاز (ویژگی عمومی)
console.log(proxiedAccount.getBalance()); // دسترسی مجاز (متد عمومی که به ویژگی خصوصی داخلی دسترسی دارد)
// تلاش برای دسترسی مستقیم یا تغییر فیلد خصوصی باعث ایجاد خطا میشود
try {
console.log(proxiedAccount._balance); // خطا میدهد
} catch (error) {
console.error(error.message);
}
try {
proxiedAccount._balance = 500; // خطا میدهد
} catch (error) {
console.error(error.message);
}
console.log(account.getBalance()); // موجودی واقعی را نمایش میدهد، زیرا متد داخلی دسترسی دارد.
//نمایش واریز و برداشت که به درستی کار میکنند زیرا به ویژگی خصوصی از داخل شیء دسترسی دارند.
console.log(proxiedAccount.deposit(500)); // 500 واریز میکند
console.log(proxiedAccount.withdraw(200)); // 200 برداشت میکند
console.log(proxiedAccount.getBalance()); // موجودی صحیح را نمایش میدهد
توضیح
- کلاس
BankAccount: شماره حساب و یک ویژگی خصوصی_balance(با استفاده از قرارداد آندرلاین) را تعریف میکند. این کلاس شامل متدهایی برای واریز، برداشت و دریافت موجودی است. - تابع
createBankAccountProxy: یک پروکسی برای شیءBankAccountایجاد میکند. - آرایه
privateFields: نام ویژگیهایی را که باید خصوصی در نظر گرفته شوند، ذخیره میکند. - شیء
handler: حاوی تلههایgetوsetاست. - تله
get:- بررسی میکند که آیا ویژگی مورد دسترسی (
prop) در آرایهprivateFieldsوجود دارد یا خیر. - اگر یک فیلد خصوصی باشد، یک خطا پرتاب میکند و از دسترسی خارجی جلوگیری مینماید.
- اگر یک فیلد خصوصی نباشد، از
Reflect.getبرای انجام دسترسی پیشفرض به ویژگی استفاده میکند. بررسیtarget === receiverاکنون تأیید میکند که آیا دسترسی از داخل خود شیء هدف سرچشمه میگیرد یا خیر. در این صورت، اجازه دسترسی را میدهد.
- بررسی میکند که آیا ویژگی مورد دسترسی (
- تله
set:- بررسی میکند که آیا ویژگی که در حال تنظیم است (
prop) در آرایهprivateFieldsوجود دارد یا خیر. - اگر یک فیلد خصوصی باشد، یک خطا پرتاب میکند و از تغییر خارجی جلوگیری مینماید.
- اگر یک فیلد خصوصی نباشد، از
Reflect.setبرای انجام تخصیص پیشفرض ویژگی استفاده میکند.
- بررسی میکند که آیا ویژگی که در حال تنظیم است (
- نحوه استفاده: نحوه ایجاد یک شیء
BankAccount، پوشاندن آن با پروکسی و دسترسی به ویژگیها را نشان میدهد. همچنین نشان میدهد که چگونه تلاش برای دسترسی به ویژگی خصوصی_balanceاز خارج از کلاس، یک خطا را پرتاب میکند و بدین ترتیب حریم خصوصی را اعمال مینماید. نکته مهم این است که متدgetBalance()درون کلاس به درستی کار میکند، که نشان میدهد ویژگی خصوصی از داخل محدوده کلاس قابل دسترسی است.
ملاحظات پیشرفته
WeakMap برای حفظ حریم خصوصی واقعی
در حالی که مثال قبلی از یک قرارداد نامگذاری (پیشوند آندرلاین) برای شناسایی فیلدهای خصوصی استفاده میکند، یک رویکرد قویتر شامل استفاده از WeakMap است. یک WeakMap به شما امکان میدهد دادهها را با اشیاء مرتبط کنید بدون اینکه از جمعآوری زباله (garbage collection) آن اشیاء جلوگیری شود. این یک مکانیزم ذخیرهسازی واقعاً خصوصی را فراهم میکند زیرا دادهها تنها از طریق WeakMap قابل دسترسی هستند و کلیدها (اشیاء) در صورتی که در جای دیگری به آنها ارجاع نشود، میتوانند توسط جمعآوری زباله حذف شوند.
const privateData = new WeakMap();
class BankAccount {
constructor(accountNumber, initialBalance) {
this.accountNumber = accountNumber;
privateData.set(this, { balance: initialBalance }); // موجودی را در WeakMap ذخیره میکند
}
deposit(amount) {
const data = privateData.get(this);
data.balance += amount;
privateData.set(this, data); // WeakMap را بهروزرسانی میکند
return data.balance; //دادهها را از WeakMap برمیگرداند
}
withdraw(amount) {
const data = privateData.get(this);
if (amount <= data.balance) {
data.balance -= amount;
privateData.set(this, data);
return data.balance;
} else {
throw new Error("موجودی کافی نیست.");
}
}
getBalance() {
const data = privateData.get(this);
return data.balance;
}
}
function createBankAccountProxy(bankAccount) {
const handler = {
get: function(target, prop, receiver) {
if (prop === 'getBalance' || prop === 'deposit' || prop === 'withdraw' || prop === 'accountNumber') {
return Reflect.get(...arguments);
}
throw new Error(`Cannot access public property '${prop}'.`);
},
set: function(target, prop, value) {
throw new Error(`Cannot set public property '${prop}'.`);
}
};
return new Proxy(bankAccount, handler);
}
// نحوه استفاده
const account = new BankAccount("1234567890", 1000);
const proxiedAccount = createBankAccountProxy(account);
console.log(proxiedAccount.accountNumber); // دسترسی مجاز (ویژگی عمومی)
console.log(proxiedAccount.getBalance()); // دسترسی مجاز (متد عمومی که به ویژگی خصوصی داخلی دسترسی دارد)
// تلاش برای دسترسی مستقیم به هر ویژگی دیگری باعث ایجاد خطا میشود
try {
console.log(proxiedAccount.balance); // خطا میدهد
} catch (error) {
console.error(error.message);
}
try {
proxiedAccount.balance = 500; // خطا میدهد
} catch (error) {
console.error(error.message);
}
console.log(account.getBalance()); // موجودی واقعی را نمایش میدهد، زیرا متد داخلی دسترسی دارد.
//نمایش واریز و برداشت که به درستی کار میکنند زیرا به ویژگی خصوصی از داخل شیء دسترسی دارند.
console.log(proxiedAccount.deposit(500)); // 500 واریز میکند
console.log(proxiedAccount.withdraw(200)); // 200 برداشت میکند
console.log(proxiedAccount.getBalance()); // موجودی صحیح را نمایش میدهد
توضیح
privateData: یک WeakMap برای ذخیرهسازی دادههای خصوصی برای هر نمونه از BankAccount.- سازنده: موجودی اولیه را در WeakMap ذخیره میکند، با کلید نمونه BankAccount.
deposit،withdraw،getBalance: موجودی را از طریق WeakMap دسترسی و تغییر میدهند.- پروکسی تنها به متدهای
getBalance،deposit،withdrawو ویژگیaccountNumberاجازه دسترسی میدهد. هر ویژگی دیگری باعث ایجاد خطا خواهد شد.
این رویکرد حریم خصوصی واقعی را ارائه میدهد زیرا balance به طور مستقیم به عنوان یک ویژگی از شیء BankAccount قابل دسترسی نیست؛ بلکه به طور جداگانه در WeakMap ذخیره میشود.
مدیریت وراثت
هنگام کار با وراثت، هندلر پروکسی باید از سلسله مراتب وراثت آگاه باشد. تلههای get و set باید بررسی کنند که آیا ویژگی مورد دسترسی در هر یک از کلاسهای والد خصوصی است یا خیر.
مثال زیر را در نظر بگیرید:
class BaseClass {
constructor() {
this._privateBaseField = 'Base Value';
}
getPrivateBaseField() {
return this._privateBaseField;
}
}
class DerivedClass extends BaseClass {
constructor() {
super();
this._privateDerivedField = 'Derived Value';
}
getPrivateDerivedField() {
return this._privateDerivedField;
}
}
function createProxy(target) {
const privateFields = ['_privateBaseField', '_privateDerivedField'];
const handler = {
get: function(target, prop, receiver) {
if (privateFields.includes(prop)) {
if (target === receiver) {
return target[prop];
}
throw new Error(`Cannot access private property '${prop}'.`);
}
return Reflect.get(...arguments);
},
set: function(target, prop, value) {
if (privateFields.includes(prop)) {
throw new Error(`Cannot set private property '${prop}'.`);
}
return Reflect.set(...arguments);
}
};
return new Proxy(target, handler);
}
const derivedInstance = new DerivedClass();
const proxiedInstance = createProxy(derivedInstance);
console.log(proxiedInstance.getPrivateBaseField()); // کار میکند
console.log(proxiedInstance.getPrivateDerivedField()); // کار میکند
try {
console.log(proxiedInstance._privateBaseField); // خطا میدهد
} catch (error) {
console.error(error.message);
}
try {
console.log(proxiedInstance._privateDerivedField); // خطا میدهد
} catch (error) {
console.error(error.message);
}
در این مثال، تابع createProxy باید از فیلدهای خصوصی در هر دو BaseClass و DerivedClass آگاه باشد. یک پیادهسازی پیچیدهتر ممکن است شامل پیمایش بازگشتی زنجیره پروتوتایپ برای شناسایی تمام فیلدهای خصوصی باشد.
مزایای استفاده از هندلرهای پروکسی برای کپسولهسازی
- انعطافپذیری: هندلرهای پروکسی کنترل دقیق بر دسترسی به ویژگیها ارائه میدهند و به شما امکان میدهند قوانین کنترل دسترسی پیچیده را پیادهسازی کنید.
- سازگاری: هندلرهای پروکسی را میتوان در محیطهای جاوااسکریپت قدیمیتر که از سینتکس
#برای فیلدهای خصوصی پشتیبانی نمیکنند، استفاده کرد. - قابلیت توسعه: میتوانید به راحتی منطق اضافی به تلههای
getوsetاضافه کنید، مانند ثبت رویداد (logging) یا اعتبارسنجی. - قابلیت سفارشیسازی: میتوانید رفتار پروکسی را متناسب با نیازهای خاص برنامه خود تنظیم کنید.
- غیرتهاجمی: برخلاف برخی تکنیکهای دیگر، هندلرهای پروکسی نیازی به تغییر تعریف کلاس اصلی ندارند (به جز پیادهسازی WeakMap، که البته کلاس را تحت تأثیر قرار میدهد، اما به روشی تمیز)، که ادغام آنها را در پایگاههای کد موجود آسانتر میکند.
معایب و ملاحظات
- سربار عملکرد: هندلرهای پروکسی سربار عملکردی ایجاد میکنند زیرا هر دسترسی به ویژگی را رهگیری میکنند. این سربار ممکن است در برنامههای حساس به عملکرد قابل توجه باشد. این امر به ویژه در پیادهسازیهای ساده صادق است؛ بهینهسازی کد هندلر حیاتی است.
- پیچیدگی: پیادهسازی هندلرهای پروکسی میتواند پیچیدهتر از استفاده از سینتکس
#یا قراردادهای نامگذاری باشد. طراحی و آزمایش دقیق برای اطمینان از رفتار صحیح ضروری است. - اشکالزدایی: اشکالزدایی کدی که از هندلرهای پروکسی استفاده میکند میتواند چالشبرانگیز باشد زیرا منطق دسترسی به ویژگی در داخل هندلر پنهان است.
- محدودیتهای دروننگری (Introspection): تکنیکهایی مانند
Object.keys()یا حلقههایfor...inممکن است با پروکسیها به طور غیرمنتظرهای رفتار کنند و به طور بالقوه وجود ویژگیهای "خصوصی" را افشا کنند، حتی اگر نتوان مستقیماً به آنها دسترسی داشت. باید دقت شود که این متدها چگونه با اشیاء پروکسی شده تعامل میکنند.
جایگزینهای هندلرهای پروکسی
- فیلدهای خصوصی (سینتکس
#): رویکرد توصیه شده برای محیطهای جاوااسکریپت مدرن. حریم خصوصی واقعی را با حداقل سربار عملکرد ارائه میدهد. با این حال، این روش با مرورگرهای قدیمیتر سازگار نیست و در صورت استفاده در محیطهای قدیمیتر نیاز به تبدیل کد (transpilation) دارد. - قراردادهای نامگذاری (پیشوند آندرلاین): یک قرارداد ساده و پرکاربرد برای نشان دادن قصد خصوصی بودن. حریم خصوصی را اعمال نمیکند اما به نظم توسعهدهنده متکی است.
- کلوزرها (Closures): میتوانند برای ایجاد متغیرهای خصوصی در محدوده یک تابع استفاده شوند. ممکن است با کلاسهای بزرگتر و وراثت پیچیده شوند.
موارد استفاده
- محافظت از دادههای حساس: جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به دادههای کاربر، اطلاعات مالی، یا سایر منابع حیاتی.
- پیادهسازی سیاستهای امنیتی: اعمال قوانین کنترل دسترسی بر اساس نقشها یا مجوزهای کاربر.
- نظارت بر دسترسی ویژگیها: ثبت یا حسابرسی دسترسی به ویژگیها برای اهداف اشکالزدایی یا امنیتی.
- ایجاد ویژگیهای فقط خواندنی: جلوگیری از تغییر برخی ویژگیها پس از ایجاد شیء.
- اعتبارسنجی مقادیر ویژگی: اطمینان از اینکه مقادیر ویژگی قبل از تخصیص با معیارهای خاصی مطابقت دارند. به عنوان مثال، اعتبارسنجی فرمت یک آدرس ایمیل یا اطمینان از اینکه یک عدد در یک محدوده خاص قرار دارد.
- شبیهسازی متدهای خصوصی: در حالی که هندلرهای پروکسی عمدتاً برای ویژگیها استفاده میشوند، میتوان آنها را برای شبیهسازی متدهای خصوصی نیز با رهگیری فراخوانیهای تابع و بررسی زمینه فراخوانی تطبیق داد.
بهترین روشها
- فیلدهای خصوصی را به وضوح تعریف کنید: از یک قرارداد نامگذاری ثابت یا یک
WeakMapبرای شناسایی واضح فیلدهای خصوصی استفاده کنید. - قوانین کنترل دسترسی را مستند کنید: قوانین کنترل دسترسی پیادهسازی شده توسط هندلر پروکسی را مستند کنید تا اطمینان حاصل شود که سایر توسعهدهندگان نحوه تعامل با شیء را درک میکنند.
- به طور کامل آزمایش کنید: هندلر پروکسی را به طور کامل آزمایش کنید تا اطمینان حاصل شود که حریم خصوصی را به درستی اعمال میکند و هیچ رفتار غیرمنتظرهای را معرفی نمیکند. از تستهای واحد (unit tests) برای تأیید اینکه دسترسی به فیلدهای خصوصی به درستی محدود شده و متدهای عمومی طبق انتظار عمل میکنند، استفاده کنید.
- ملاحظات عملکرد را در نظر بگیرید: از سربار عملکردی معرفی شده توسط هندلرهای پروکسی آگاه باشید و در صورت لزوم کد هندلر را بهینهسازی کنید. کد خود را پروفایل کنید تا هرگونه گلوگاه عملکردی ناشی از پروکسی را شناسایی کنید.
- با احتیاط استفاده کنید: هندلرهای پروکسی ابزاری قدرتمند هستند، اما باید با احتیاط استفاده شوند. جایگزینها را در نظر بگیرید و رویکردی را انتخاب کنید که به بهترین وجه نیازهای برنامه شما را برآورده میکند.
- ملاحظات جهانی: هنگام طراحی کد خود، به یاد داشته باشید که هنجارهای فرهنگی و الزامات قانونی مربوط به حریم خصوصی دادهها در سطح بینالمللی متفاوت است. در نظر بگیرید که پیادهسازی شما در مناطق مختلف چگونه ممکن است درک یا تنظیم شود. به عنوان مثال، GDPR (مقررات عمومی حفاظت از دادهها) اروپا قوانین سختگیرانهای را برای پردازش دادههای شخصی اعمال میکند.
مثالهای بینالمللی
یک برنامه مالی جهانی توزیع شده را تصور کنید. در اتحادیه اروپا، GDPR اقدامات قوی حفاظت از دادهها را الزامی میکند. استفاده از هندلرهای پروکسی برای اعمال کنترلهای دسترسی سختگیرانه بر دادههای مالی مشتری، انطباق را تضمین میکند. به همین ترتیب، در کشورهایی با قوانین قوی حمایت از مصرفکننده، میتوان از هندلرهای پروکسی برای جلوگیری از تغییرات غیرمجاز در تنظیمات حساب کاربری استفاده کرد.
در یک برنامه مراقبتهای بهداشتی که در چندین کشور استفاده میشود، حریم خصوصی دادههای بیمار از اهمیت بالایی برخوردار است. هندلرهای پروکسی میتوانند سطوح مختلف دسترسی را بر اساس مقررات محلی اعمال کنند. به عنوان مثال، یک پزشک در ژاپن ممکن است به مجموعه دادهای متفاوت از یک پرستار در ایالات متحده دسترسی داشته باشد، به دلیل قوانین متفاوت حریم خصوصی دادهها.
نتیجهگیری
هندلرهای پروکسی جاوااسکریپت یک مکانیزم قدرتمند و انعطافپذیر برای اعمال کپسولهسازی و شبیهسازی فیلدهای خصوصی ارائه میدهند. در حالی که آنها سربار عملکردی ایجاد میکنند و پیادهسازی آنها ممکن است پیچیدهتر از سایر رویکردها باشد، اما کنترل دقیق بر دسترسی به ویژگیها را فراهم کرده و میتوانند در محیطهای جاوااسکریپت قدیمیتر استفاده شوند. با درک مزایا، معایب و بهترین روشها، میتوانید به طور موثری از هندلرهای پروکسی برای افزایش امنیت، قابلیت نگهداری و استحکام کد جاوااسکریپت خود بهره ببرید. با این حال، پروژههای مدرن جاوااسکریپت معمولاً باید استفاده از سینتکس # را برای فیلدهای خصوصی به دلیل عملکرد برتر و سینتکس سادهتر آن ترجیح دهند، مگر اینکه سازگاری با محیطهای قدیمیتر یک الزام سختگیرانه باشد. هنگام بینالمللی کردن برنامه خود و در نظر گرفتن مقررات حریم خصوصی دادهها در کشورهای مختلف، هندلرهای پروکسی میتوانند برای اعمال قوانین کنترل دسترسی خاص منطقه ارزشمند باشند و در نهایت به یک برنامه جهانی امنتر و سازگارتر کمک کنند.