JavaScript-dekoraattoriehdotus: Metodien parantaminen ja metadatan annotointi

JavaScript dynaamisena ja kehittyvänä kielenä etsii jatkuvasti tapoja parantaa koodin luettavuutta, ylläpidettävyyttä ja laajennettavuutta. Yksi odotetuimmista ominaisuuksista, joka pyrkii vastaamaan näihin näkökohtiin, on dekoraattoriehdotus. Tämä artikkeli tarjoaa kattavan yleiskatsauksen JavaScript-dekoraattoreista, tutkien niiden syntaksia, ominaisuuksia ja mahdollisia vaikutuksia moderniin JavaScript-kehitykseen. Vaikka dekoraattorit ovat tällä hetkellä vaiheen 3 ehdotus, niitä käytetään jo laajasti Angularin kaltaisissa kehyksissä ja ne ovat yhä useammin otettu käyttöön Babelin kaltaisten transpilaattoreiden kautta. Tämä tekee niiden ymmärtämisestä ratkaisevan tärkeää jokaiselle nykyaikaiselle JavaScript-kehittäjälle.

Mitä JavaScript-dekoraattorit ovat?

Dekoraattorit ovat suunnittelumalli, joka on lainattu muista kielistä, kuten Pythonista ja Javasta. Pohjimmiltaan ne ovat erityinen julistustyyppi, joka voidaan liittää luokkaan, metodiin, aksessoriin, ominaisuuteen tai parametriin. Dekoraattorit käyttävät @lauseke-syntaksia, jossa lauseke-osan on arvioitava funktioksi, joka kutsutaan ajon aikana tiedoilla dekoroidusta julistuksesta.

Ajattele dekoraattoreita tapana lisätä ylimääräistä toiminnallisuutta tai metadataa olemassa olevaan koodiin muuttamatta sitä suoraan. Tämä edistää deklaratiivisempaa ja ylläpidettävämpää koodipohjaa.

Perussyntaksi ja käyttö

Yksinkertainen dekoraattori on funktio, joka ottaa yhden, kaksi tai kolme argumenttia riippuen siitä, mitä se dekoroi:

• Luokkadekoraattorille argumentti on luokan konstruktori.
• Metodi- tai aksessoridekoraattorille argumentit ovat kohdeobjekti (joko luokan prototyyppi tai luokan konstruktori staattisille jäsenille), ominaisuuden avain (metodin tai aksessorin nimi) ja ominaisuuden kuvaaja (property descriptor).
• Ominaisuusdekoraattorille argumentit ovat kohdeobjekti ja ominaisuuden avain.
• Parametridekoraattorille argumentit ovat kohdeobjekti, ominaisuuden avain ja parametrin indeksi funktion parametrilistassa.

Luokkadekoraattorit

Luokkadekoraattoria sovelletaan luokan konstruktoriin. Sitä voidaan käyttää luokan määritelmän havainnointiin, muokkaamiseen tai korvaamiseen. Yleinen käyttötapaus on luokan rekisteröinti kehykseen tai kirjastoon.

Esimerkki: Luokan instanssien kirjaaminen

            function logClass(constructor: Function) {
 return class extends constructor {
 constructor(...args: any[]) {
 super(...args);
 console.log(`New instance of ${constructor.name} created.`);
 }
 };
}

@logClass
class MyClass {
 constructor(public message: string) {
 }
}

const instance = new MyClass("Hello, Decorators!"); // Tuloste: New instance of MyClass created.
            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä logClass-dekoraattori muokkaa MyClass-konstruktoria kirjaamaan viestin joka kerta, kun uusi instanssi luodaan.

Metodidekoraattorit

Metodidekoraattoreita sovelletaan luokan sisäisiin metodeihin. Niitä voidaan käyttää metodin käyttäytymisen havainnointiin, muokkaamiseen tai korvaamiseen. Tämä on hyödyllistä esimerkiksi metodikutsujen kirjaamisessa, argumenttien validoinnissa tai välimuistin toteuttamisessa.

Esimerkki: Metodikutsujen kirjaaminen

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

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

 return descriptor;
}

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

const calculator = new Calculator();
const sum = calculator.add(5, 3); // Tuloste: Calling method add with arguments: [5,3]
 // Tuloste: Method add returned: 8
            

              
                Copy
              
            
          

logMethod-dekoraattori kirjaa add-metodin argumentit ja palautusarvon.

Aksessoridekoraattorit

Aksessoridekoraattorit ovat samanlaisia kuin metodidekoraattorit, mutta niitä sovelletaan getter- tai setter-metodeihin. Niitä voidaan käyttää ominaisuuksien käytön hallintaan tai validointilogiikan lisäämiseen.

Esimerkki: Setter-arvojen validointi

            function validate(target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
 const originalSet = descriptor.set;

 descriptor.set = function (value: number) {
 if (value < 0) {
 throw new Error("Value must be non-negative.");
 }
 originalSet.call(this, value);
 };
}

class Temperature {
 private _celsius: number = 0;

 @validate
 set celsius(value: number) {
 this._celsius = value;
 }

 get celsius(): number {
 return this._celsius;
 }
}

const temperature = new Temperature();
temperature.celsius = 25; // OK
// temperature.celsius = -10; // Heittää virheen
            

              
                Copy
              
            
          

validate-dekoraattori varmistaa, että celsius-setter hyväksyy vain ei-negatiivisia arvoja.

Ominaisuusdekoraattorit

Ominaisuusdekoraattoreita sovelletaan luokan ominaisuuksiin. Niitä voidaan käyttää ominaisuutta koskevan metadatan määrittelyyn tai sen käyttäytymisen muokkaamiseen.

Esimerkki: Vaaditun ominaisuuden määrittäminen

            function required(target: any, propertyKey: string) {
 let existingRequiredProperties: string[] = target.__requiredProperties__ || [];
 existingRequiredProperties.push(propertyKey);
 target.__requiredProperties__ = existingRequiredProperties;
}

class UserProfile {
 @required
 name: string;

 age: number;

 constructor(data: any) {
 this.name = data.name;
 this.age = data.age;

 const requiredProperties: string[] = (this.constructor as any).prototype.__requiredProperties__ || [];
 requiredProperties.forEach(property => {
 if (!this[property]) {
 throw new Error(`Missing required property: ${property}`);
 }
 });
 }
}

// const user = new UserProfile({}); // Heittää virheen: Missing required property: name
const user = new UserProfile({ name: "John Doe" }); // OK
            

              
                Copy
              
            
          

required-dekoraattori merkitsee name-ominaisuuden vaadituksi. Konstruktori tarkistaa sitten, että kaikki vaaditut ominaisuudet ovat olemassa.

Parametridekoraattorit

Parametridekoraattoreita sovelletaan funktion parametreihin. Niitä voidaan käyttää parametria koskevan metadatan lisäämiseen tai sen käyttäytymisen muokkaamiseen. Ne ovat harvinaisempia kuin muut dekoraattorityypit.

Esimerkki: Riippuvuuksien injektointi

            import 'reflect-metadata';

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

const Inject = (token: any): ParameterDecorator => {
 return (target: any, propertyKey: string | symbol | undefined, parameterIndex: number) => {
 Reflect.defineMetadata('design:paramtypes', [token], target, propertyKey!)
 };
};

@Injectable()
class DatabaseService {
 connect() {
 console.log("Connecting to the database...");
 }
}

class UserService {
 private databaseService: DatabaseService;

 constructor(@Inject(DatabaseService) databaseService: DatabaseService) {
 this.databaseService = databaseService;
 }

 getUser(id: number) {
 this.databaseService.connect();
 console.log(`Fetching user with ID: ${id}`);
 }
}

const databaseService = new DatabaseService();
const userService = new UserService(databaseService);
userService.getUser(123);
            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä käytämme reflect-metadata-kirjastoa (yleinen käytäntö työskenneltäessä riippuvuusinjektion kanssa JavaScriptissä/TypeScriptissä). @Inject-dekoraattori kertoo UserService-konstruktorille, että sen tulee injektoida DatabaseService-instanssi. Vaikka yllä oleva esimerkki ei toimi täysin ilman lisäasetuksia, se demonstroi tarkoitettua vaikutusta.

Käyttötapaukset ja hyödyt

Dekoraattorit tarjoavat useita etuja ja niitä voidaan soveltaa erilaisiin käyttötapauksiin:

• Metadatan annotointi: Dekoraattoreita voidaan käyttää metadatan liittämiseen luokkiin, metodeihin ja ominaisuuksiin. Tätä metadataa voivat käyttää kehykset ja kirjastot tarjotakseen lisätoiminnallisuuksia, kuten riippuvuusinjektiota, reititystä ja validointia.
• Aspektisuuntautunut ohjelmointi (AOP): Dekoraattoreilla voidaan toteuttaa AOP-käsitteitä, kuten lokitus, turvallisuus ja transaktioiden hallinta, käärimällä metodeja lisäkäyttäytymisellä.
• Koodin uudelleenkäytettävyys: Dekoraattorit edistävät koodin uudelleenkäyttettävyyttä antamalla mahdollisuuden erottaa yhteinen toiminnallisuus uudelleenkäytettäviin dekoraattoreihin.
• Parannettu luettavuus: Dekoraattorit tekevät koodista luettavampaa ja deklaratiivisempaa erottamalla vastuualueita ja vähentämällä boilerplate-koodia.
• Kehysintegraatio: Dekoraattoreita käytetään laajalti suosituissa JavaScript-kehyksissä, kuten Angular, NestJS ja MobX, tarjoamaan deklaratiivisemman ja ilmeikkäämmän tavan määritellä komponentteja, palveluita ja muita kehykselle ominaisia käsitteitä.

Tosielämän esimerkkejä ja kansainväliset näkökohdat

Vaikka dekoraattoreiden ydinkäsitteet pysyvät samoina eri ohjelmointikonteksteissa, niiden sovellus voi vaihdella käytetyn kehyksen tai kirjaston mukaan. Tässä muutama esimerkki:

• Angular (Googlen kehittämä, maailmanlaajuisesti käytössä): Angular hyödyntää voimakkaasti dekoraattoreita komponenttien, palveluiden ja direktiivien määrittelyssä. Esimerkiksi @Component-dekoraattoria käytetään määrittämään käyttöliittymäkomponentti sen mallineen, tyylien ja muun metadatan kanssa. Tämä antaa eri taustoista tuleville kehittäjille mahdollisuuden helposti luoda ja hallita monimutkaisia käyttöliittymiä standardoidulla lähestymistavalla.

              
   @Component({
   selector: 'app-my-component',
   templateUrl: './my-component.html',
   styleUrls: ['./my-component.css']
   })
   class MyComponent {
   // Komponentin logiikka tähän
   }
   
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• NestJS (Node.js-kehys, joka on saanut inspiraationsa Angularista, maailmanlaajuisesti omaksuttu): NestJS käyttää dekoraattoreita kontrollereiden, reittien ja moduulien määrittelyyn. @Controller- ja @Get-dekoraattoreita käytetään API-päätepisteiden ja niiden vastaavien käsittelijöiden määrittelyyn. Tämä yksinkertaistaa skaalautuvien ja ylläpidettävien palvelinpuolen sovellusten rakentamista riippumatta kehittäjän maantieteellisestä sijainnista.

              
   @Controller('users')
   class UsersController {
   @Get()
   findAll(): string {
   return 'This action returns all users';
   }
   }
   
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• MobX (tilanhallintakirjasto, jota käytetään laajalti React-sovelluksissa maailmanlaajuisesti): MobX käyttää dekoraattoreita havaittavien ominaisuuksien ja laskettujen arvojen määrittelyyn. @observable- ja @computed-dekoraattorit seuraavat automaattisesti datan muutoksia ja päivittävät käyttöliittymän vastaavasti. Tämä auttaa kehittäjiä rakentamaan reagoivia ja tehokkaita käyttöliittymiä kansainvälisille yleisöille, varmistaen sujuvan käyttökokemuksen myös monimutkaisilla datavirroilla.

              
   class Store {
   @observable count = 0;
  
   @computed get doubledCount() {
   return this.count * 2;
   }
  
   increment() {
   this.count++;
   }
   }
   
              
  
                
                  Copy
                
              
            

Kansainvälistämisen näkökohdat: Kun dekoraattoreita käytetään globaalille yleisölle suunnatuissa projekteissa, on tärkeää ottaa huomioon kansainvälistäminen (i18n) ja lokalisointi (l10n). Vaikka dekoraattorit eivät suoraan käsittele i18n/l10n-asioita, niitä voidaan käyttää prosessin tehostamiseen seuraavilla tavoilla:

• Metadatan lisääminen kääntämistä varten: Dekoraattoreita voidaan käyttää merkitsemään ominaisuuksia tai metodeja, jotka on käännettävä. Tätä metadataa voivat sitten käyttää i18n-kirjastot poimimaan ja kääntämään asiaankuuluvan tekstin.
• Käännösten dynaaminen lataaminen: Dekoraattoreita voidaan käyttää lataamaan käännöksiä dynaamisesti käyttäjän kieliasetuksen perusteella. Tämä varmistaa, että sovellus näytetään käyttäjän haluamalla kielellä riippumatta hänen sijainnistaan.
• Päivämäärien ja numeroiden muotoilu: Dekoraattoreita voidaan käyttää päivämäärien ja numeroiden muotoiluun käyttäjän kieliasetuksen mukaisesti. Tämä varmistaa, että päivämäärät ja numerot näytetään kulttuurisesti sopivassa muodossa.

Kuvittele esimerkiksi dekoraattori @Translatable, joka merkitsee ominaisuuden käännettäväksi. i18n-kirjasto voisi sitten skannata koodipohjan, löytää kaikki @Translatable-merkinnällä varustetut ominaisuudet ja poimia tekstin käännettäväksi. Kääntämisen jälkeen kirjasto voi korvata alkuperäisen tekstin käännetyllä versiolla käyttäjän kieliasetuksen perusteella. Tämä lähestymistapa edistää järjestelmällisempää ja ylläpidettävämpää i18n/l10n-työnkulkua, erityisesti suurissa ja monimutkaisissa sovelluksissa.

Ehdotuksen nykytila ja selainten tuki

JavaScript-dekoraattoriehdotus on tällä hetkellä vaiheessa 3 TC39-standardointiprosessissa. Tämä tarkoittaa, että ehdotus on suhteellisen vakaa ja todennäköisesti sisällytetään tulevaan ECMAScript-spesifikaatioon.

Vaikka natiivi selainten tuki dekoraattoreille on vielä rajallinen, niitä voidaan käyttää useimmissa nykyaikaisissa JavaScript-projekteissa käyttämällä transpilaattoreita, kuten Babelia, tai TypeScript-kääntäjää. Nämä työkalut muuntavat dekoraattorisyntaksin standardiksi JavaScript-koodiksi, jota voidaan suorittaa missä tahansa selaimessa tai Node.js-ympäristössä.

Babelin käyttö: Jotta voit käyttää dekoraattoreita Babelin kanssa, sinun on asennettava @babel/plugin-proposal-decorators-lisäosa ja määritettävä se Babelin asetustiedostossa (.babelrc tai babel.config.js). Tarvitset todennäköisesti myös @babel/plugin-proposal-class-properties-lisäosan.

            
 // babel.config.js
 module.exports = {
 presets: ['@babel/preset-env'],
 plugins: [
 ['@babel/plugin-proposal-decorators', { legacy: true }],
 ['@babel/plugin-proposal-class-properties', { loose: true }]
 ],
 };
 
            

              
                Copy
              
            
          

TypeScriptin käyttö: TypeScriptissä on sisäänrakennettu tuki dekoraattoreille. Sinun on otettava käyttöön experimentalDecorators-kääntäjäasetus tsconfig.json-tiedostossasi.

            
 // tsconfig.json
 {
 "compilerOptions": {
 "target": "es5",
 "experimentalDecorators": true,
 "emitDecoratorMetadata": true,  // Valinnainen, mutta hyödyllinen riippuvuusinjektiossa
 }
 }
 
            

              
                Copy
              
            
          

Huomaa emitDecoratorMetadata-asetus. Tämä toimii yhdessä reflect-metadata-kaltaisten kirjastojen kanssa mahdollistaen riippuvuusinjektion dekoraattoreiden avulla.

Mahdolliset vaikutukset ja tulevaisuuden suuntaukset

JavaScript-dekoraattoriehdotuksella on potentiaalia vaikuttaa merkittävästi tapaan, jolla kirjoitamme JavaScript-koodia. Tarjoamalla deklaratiivisemman ja ilmeikkäämmän tavan lisätä toiminnallisuutta luokkiin, metodeihin ja ominaisuuksiin, dekoraattorit voivat parantaa koodin luettavuutta, ylläpidettävyyttä ja uudelleenkäytettävyyttä.

Kun ehdotus etenee standardointiprosessissa ja saa laajempaa hyväksyntää, voimme odottaa näkevämme yhä useampien kehysten ja kirjastojen omaksuvan dekoraattorit tarjotakseen intuitiivisemman ja tehokkaamman kehittäjäkokemuksen.

Lisäksi dekoraattoreiden metadataominaisuudet voivat avata uusia mahdollisuuksia työkaluille ja koodianalyysille. Esimerkiksi linterit ja koodieditorit voivat käyttää dekoraattorien metadataa tarjotakseen tarkempia ja olennaisempia ehdotuksia ja virheilmoituksia.

Yhteenveto

JavaScript-dekoraattorit ovat voimakas ja lupaava ominaisuus, joka voi merkittävästi tehostaa modernia JavaScript-kehitystä. Ymmärtämällä niiden syntaksin, ominaisuudet ja mahdolliset käyttötapaukset, kehittäjät voivat hyödyntää dekoraattoreita kirjoittaakseen ylläpidettävämpää, luettavampaa ja uudelleenkäytettävämpää koodia. Vaikka natiivi selainten tuki on vielä kehittymässä, Babelin ja TypeScriptin kaltaiset transpilaattorit mahdollistavat dekoraattoreiden käytön useimmissa JavaScript-projekteissa jo tänään. Ehdotuksen edetessä kohti standardointia ja saadessa laajempaa hyväksyntää, dekoraattoreista tulee todennäköisesti olennainen työkalu JavaScript-kehittäjän työkalupakissa.

Lisätietoa

• TC39 Decorators Proposal
• TypeScript Decorators
• Babel Plugin Proposal Decorators
• reflect-metadata