JavaScript-dekoraattorit: Metadata ja muuntaminen

JavaScript-dekoraattorit, jotka ovat saaneet inspiraationsa kielistä kuten Python ja Java, tarjoavat tehokkaan ja ilmaisukykyisen tavan lisätä metatietoja ja muuntaa luokkia, metodeja, ominaisuuksia ja parametreja. Ne tarjoavat puhtaan, deklaratiivisen syntaksin koodin toiminnallisuuden parantamiseen ja vastuualueiden erottelun edistämiseen. Vaikka dekoraattorit ovat vielä suhteellisen uusi lisäys JavaScript-ekosysteemiin, niiden suosio kasvaa erityisesti Angularin kaltaisissa kehyksissä ja kirjastoissa, jotka hyödyntävät metatietoja riippuvuuksien injektointiin ja muihin edistyneisiin ominaisuuksiin. Tämä artikkeli tutkii JavaScript-dekoraattoreiden perusteita, niiden soveltamista ja niiden potentiaalia luoda ylläpidettävämpiä ja laajennettavampia koodikantoja.

Mitä JavaScript-dekoraattorit ovat?

Ytimessään dekoraattorit ovat erityisiä julistuksia, jotka voidaan liittää luokkiin, metodeihin, pääsyoikeuksiin (accessors), ominaisuuksiin tai parametreihin. Ne käyttävät @expression-syntaksia, jossa expression-lausekkeen on evaluoiduttava funktioksi, joka kutsutaan ajon aikana tiedoilla koristellusta julistuksesta. Dekoraattorit toimivat olennaisesti funktioina, jotka muokkaavat tai laajentavat koristellun elementin käyttäytymistä.

Ajattele dekoraattoreita tapana kääriä tai täydentää olemassa olevaa koodia muuttamatta sitä suoraan. Tämä periaate, joka tunnetaan ohjelmistosuunnittelussa dekoraattorimallina, antaa sinun lisätä toiminnallisuutta objektiin dynaamisesti.

Dekoraattoreiden käyttöönotto

Vaikka dekoraattorit ovat osa ECMAScript-standardia, ne eivät ole oletusarvoisesti käytössä useimmissa JavaScript-ympäristöissä. Niiden käyttämiseksi sinun on yleensä määritettävä koontityökalusi. Näin otat dekoraattorit käyttöön joissakin yleisissä ympäristöissä:

• TypeScript: Dekoraattoreita tuetaan natiivisti TypeScriptissä. Varmista, että experimentalDecorators-kääntäjäasetus on asetettu arvoon true tsconfig.json-tiedostossasi:

            {
  "compilerOptions": {
    "target": "esnext",
    "experimentalDecorators": true,
    "emitDecoratorMetadata": true, // Optional, but often useful
    "module": "commonjs", // Or another module system like "es6" or "esnext"
    "moduleResolution": "node"
  }
}
            

              
                Copy
              
            
          

• Babel: Jos käytät Babelia, sinun on asennettava ja määritettävä @babel/plugin-proposal-decorators-laajennus:

            npm install --save-dev @babel/plugin-proposal-decorators

            

              
                Copy
              
            
          

Lisää sitten laajennus Babel-konfiguraatioosi (esim. .babelrc tai babel.config.js):

            {
  "plugins": [["@babel/plugin-proposal-decorators", { "version": "2023-05" }]]
}
            

              
                Copy
              
            
          

version-asetus on tärkeä ja sen tulisi vastata dekoraattoriehdotuksen versiota, jota kohdennat. Tarkista Babel-laajennuksen dokumentaatiosta uusin suositeltu versio.

Dekoraattorityypit

On olemassa useita dekoraattorityyppejä, joista kukin on suunniteltu tietyille elementeille:

• Luokkadekoraattorit: Sovelletaan luokkiin.
• Metodidekoraattorit: Sovelletaan luokan metodeihin.
• Pääsyoikeusdekoraattorit: Sovelletaan getter- tai setter-pääsyoikeuksiin.
• Ominaisuusdekoraattorit: Sovelletaan luokan ominaisuuksiin.
• Parametridekoraattorit: Sovelletaan metodin tai konstruktorin parametreihin.

Luokkadekoraattorit

Luokkadekoraattoreita sovelletaan luokan konstruktoriin ja niitä voidaan käyttää luokan määrittelyn tarkkailuun, muokkaamiseen tai korvaamiseen. Ne saavat ainoana argumenttinaan luokan konstruktorin.

Esimerkki:

            function sealed(constructor: Function) {
  Object.seal(constructor);
  Object.seal(constructor.prototype);
}

@sealed
class Greeter {
  greeting: string;
  constructor(message: string) {
    this.greeting = message;
  }
  greet() {
    return "Hello, " + this.greeting;
  }
}

// Attempting to add properties to the sealed class or its prototype will fail

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä @sealed-dekoraattori estää lisämuutokset Greeter-luokkaan ja sen prototyyppiin. Tämä voi olla hyödyllistä muuttumattomuuden varmistamisessa tai tahattomien muutosten estämisessä.

Metodidekoraattorit

Metodidekoraattoreita sovelletaan luokan metodeihin. Ne saavat kolme argumenttia:

• target: Luokan prototyyppi (instanssimetodeille) tai luokan konstruktori (staattisille metodeille).
• propertyKey: Koristeltavan metodin nimi.
• descriptor: Metodin ominaisuuskuvaaja (property descriptor).

Esimerkki:

            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(`Method ${propertyKey} returned: ${result}`);
    return result;
  };

  return descriptor;
}

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

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

            

              
                Copy
              
            
          

@log-dekoraattori kirjaa add-metodin argumentit ja paluuarvon. Tämä on yksinkertainen esimerkki siitä, miten metodidekoraattoreita voidaan käyttää lokitukseen, profilointiin tai muihin läpileikkaaviin huoliin (cross-cutting concerns).

Pääsyoikeusdekoraattorit

Pääsyoikeusdekoraattorit ovat samanlaisia kuin metodidekoraattorit, mutta niitä sovelletaan getter- tai setter-pääsyoikeuksiin. Ne saavat myös samat kolme argumenttia: target, propertyKey ja descriptor.

Esimerkki:

            function configurable(value: boolean) {
  return function (target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
    descriptor.configurable = value;
  };
}

class Point {
  private _x: number;
  private _y: number;

  constructor(x: number, y: number) {
    this._x = x;
    this._y = y;
  }

  @configurable(false)
  get x() {
    return this._x;
  }

  set x(value: number) {
      this._x = value;
  }
}

const point = new Point(1, 2);
// Object.defineProperty(point, 'x', { configurable: true }); // Would throw an error because 'x' is not configurable

            

              
                Copy
              
            
          

@configurable(false)-dekoraattori estää x-getterin uudelleenmäärittelyn, tehden siitä ei-konfiguroitavan.

Ominaisuusdekoraattorit

Ominaisuusdekoraattoreita sovelletaan luokan ominaisuuksiin. Ne saavat kaksi argumenttia:

• target: Luokan prototyyppi (instanssiominaisuuksille) tai luokan konstruktori (staattisille ominaisuuksille).
• propertyKey: Koristeltavan ominaisuuden nimi.

Esimerkki:

            function readonly(target: any, propertyKey: string) {
  Object.defineProperty(target, propertyKey, {
    writable: false,
  });
}

class Person {
  @readonly
  name: string;

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

const person = new Person("Alice");
// person.name = "Bob"; // This will cause an error in strict mode because 'name' is readonly

            

              
                Copy
              
            
          

@readonly-dekoraattori tekee name-ominaisuudesta vain luku -muotoisen, estäen sen muokkaamisen alustuksen jälkeen.

Parametridekoraattorit

Parametridekoraattoreita sovelletaan metodin tai konstruktorin parametreihin. Ne saavat kolme argumenttia:

• target: Luokan prototyyppi (instanssimetodeille) tai luokan konstruktori (staattisille metodeille tai konstruktoreille).
• propertyKey: Metodin tai konstruktorin nimi.
• parameterIndex: Parametrin indeksi parametriluettelossa.

Parametridekoraattoreita käytetään usein reflektion kanssa funktion parametrien metatietojen tallentamiseen. Tätä metatietoa voidaan sitten käyttää ajon aikana riippuvuuksien injektointiin tai muihin tarkoituksiin. Jotta tämä toimisi oikein, sinun on otettava käyttöön emitDecoratorMetadata-kääntäjäasetus tsconfig.json-tiedostossasi.

Esimerkki (käyttäen reflect-metadata-kirjastoa):

            import 'reflect-metadata';

function required(target: Object, propertyKey: string | symbol, parameterIndex: number) {
  let existingRequiredParameters: number[] = Reflect.getOwnMetadata("required", target, propertyKey) || [];
  existingRequiredParameters.push(parameterIndex);
  Reflect.defineMetadata("required", existingRequiredParameters, target, propertyKey);
}

function validate(target: any, propertyName: string, descriptor: TypedPropertyDescriptor) {
  let method = descriptor.value!;

  descriptor.value = function (...args: any[]) {
    let requiredParameters: number[] = Reflect.getOwnMetadata("required", target, propertyName);
    if (requiredParameters) {
      for (let parameterIndex of requiredParameters) {
        if (args[parameterIndex] === null || args[parameterIndex] === undefined) {
          throw new Error(`Missing required argument at index ${parameterIndex}`);
        }
      }
    }
    return method.apply(this, args);
  };
}

class User {
  name: string;
  age: number;

  constructor(@required name: string, public surname: string, @required age: number) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }

  @validate
  greet(prefix: string, @required salutation: string): string {
    return `${prefix} ${salutation} ${this.name}`;
  }
}

// Usage

try {
  const user1 = new User("John", "Doe", 30);
  console.log(user1.greet("Mr.", "Hello"));

  const user2 = new User(undefined as any, "Doe", null as any);

} catch (error) {
  console.error(error.message);
}

try {
  const user = new User("John", "Doe", 30);
  console.log(user.greet("Mr.", undefined as any));
} catch (error) {
  console.error(error.message);
}


            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä @required-dekoraattori merkitsee parametrit vaadituiksi. @validate-dekoraattori käyttää sitten reflektiota (reflect-metadata-kirjaston kautta) tarkistaakseen, ovatko vaaditut parametrit läsnä ennen metodin kutsumista. Tämä esimerkki näyttää peruskäytön, ja on suositeltavaa luoda vankka parametrien validointi tuotantoympäristössä.

Asenna reflect-metadata:

            npm install reflect-metadata --save

            

              
                Copy
              
            
          

Dekoraattoreiden käyttö metatietoon

Yksi dekoraattoreiden pääkäyttötarkoituksista on liittää metatietoja luokkiin ja niiden jäseniin. Tätä metatietoa voidaan käyttää ajon aikana eri tarkoituksiin, kuten riippuvuuksien injektointiin, sarjallistamiseen ja validointiin. reflect-metadata-kirjasto tarjoaa standardoidun tavan tallentaa ja noutaa metatietoja.

Esimerkki:

            import 'reflect-metadata';

const TYPE_KEY = "design:type";
const PARAMTYPES_KEY = "design:paramtypes";
const RETURNTYPE_KEY = "design:returntype";

function Type(type: any) {
    return Reflect.metadata(TYPE_KEY, type);
}


function LogType(target: any, propertyKey: string) {
  const t = Reflect.getMetadata(TYPE_KEY, target, propertyKey);
  console.log(`${target.constructor.name}.${propertyKey} type: ${t.name}`);
}

class Demo {
    @LogType
    public name: string;
    constructor(name: string){
      this.name = name;
    }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Dekoraattoritehtaat

Dekoraattoritehtaat ovat funktioita, jotka palauttavat dekoraattorin. Ne antavat sinun välittää argumentteja dekoraattorille, mikä tekee siitä joustavamman ja uudelleenkäytettävämmän.

Esimerkki:

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

    descriptor.value = function (...args: any[]) {
      console.warn(`Method ${propertyKey} is deprecated: ${deprecationReason}`);
      return originalMethod.apply(this, args);
    };

    return descriptor;
  };
}

class LegacyComponent {
  @deprecated("Use the newMethod instead.")
  oldMethod() {
    console.log("Old method called");
  }

  newMethod() {
    console.log("New method called");
  }
}

const component = new LegacyComponent();
component.oldMethod(); // Output: Method oldMethod is deprecated: Use the newMethod instead.
                       //         Old method called

            

              
                Copy
              
            
          

@deprecated-dekoraattoritehdas ottaa argumenttina vanhentumisviestin ja kirjaa varoituksen, kun koristeltu metodi kutsutaan. Tämä antaa sinun merkitä metodeja vanhentuneiksi ja antaa kehittäjille ohjeita siirtymisestä uudempiin vaihtoehtoihin.

Tosielämän käyttötapaukset

Dekoraattoreilla on laaja valikoima sovelluksia nykyaikaisessa JavaScript-kehityksessä:

• Riippuvuuksien injektointi: Angularin kaltaiset kehykset luottavat vahvasti dekoraattoreihin riippuvuuksien injektoinnissa.
• Reititys: Verkkosovelluksissa dekoraattoreita voidaan käyttää reittien määrittämiseen kontrollereille ja metodeille.
• Validointi: Dekoraattoreita voidaan käyttää syötetietojen validoimiseen ja varmistamaan, että ne täyttävät tietyt kriteerit.
• Valtuutus: Dekoraattoreita voidaan käyttää turvallisuuskäytäntöjen toimeenpanemiseen ja pääsyn rajoittamiseen tiettyihin metodeihin tai resursseihin.
• Lokitus ja profilointi: Kuten yllä olevissa esimerkeissä on näytetty, dekoraattoreita voidaan käyttää koodin suorituksen lokitukseen ja profilointiin.
• Tilan hallinta: Dekoraattorit voivat integroitua tilanhallintakirjastojen kanssa päivittääkseen komponentteja automaattisesti, kun tila muuttuu.

Dekoraattoreiden käytön edut

• Parempi koodin luettavuus: Dekoraattorit tarjoavat deklaratiivisen syntaksin toiminnallisuuden lisäämiseen, mikä tekee koodista helpommin ymmärrettävää ja ylläpidettävää.
• Vastuualueiden erottelu: Dekoraattorit mahdollistavat läpileikkaavien huolien (esim. lokitus, validointi, valtuutus) erottamisen ydinliiketoimintalogiikasta.
• Uudelleenkäytettävyys: Dekoraattoreita voidaan käyttää uudelleen useissa luokissa ja metodeissa, mikä vähentää koodin päällekkäisyyttä.
• Laajennettavuus: Dekoraattorit tekevät olemassa olevan koodin toiminnallisuuden laajentamisesta helppoa muuttamatta sitä suoraan.

Haasteet ja huomioon otettavat seikat

• Oppimiskäyrä: Dekoraattorit ovat suhteellisen uusi ominaisuus, ja niiden tehokkaan käytön oppiminen voi viedä aikaa.
• Yhteensopivuus: Varmista, että kohdeympäristösi tukee dekoraattoreita ja että olet määrittänyt koontityökalusi oikein.
• Virheenkorjaus: Dekoraattoreita käyttävän koodin virheenkorjaus voi olla haastavampaa kuin tavallisen koodin, varsinkin jos dekoraattorit ovat monimutkaisia.
• Liikakäyttö: Vältä dekoraattoreiden liikakäyttöä, sillä se voi tehdä koodistasi vaikeammin ymmärrettävää ja ylläpidettävää. Käytä niitä strategisesti tiettyihin tarkoituksiin.
• Ajoaikainen yleiskuormitus: Dekoraattorit voivat aiheuttaa jonkin verran ajoaikaista yleiskuormitusta, varsinkin jos ne suorittavat monimutkaisia operaatioita. Harkitse suorituskykyvaikutuksia, kun käytät dekoraattoreita suorituskykykriittisissä sovelluksissa.

Yhteenveto

JavaScript-dekoraattorit ovat tehokas työkalu koodin toiminnallisuuden parantamiseen ja vastuualueiden erottelun edistämiseen. Tarjoamalla puhtaan, deklaratiivisen syntaksin metatietojen lisäämiseen ja luokkien, metodien, ominaisuuksien ja parametrien muuntamiseen, dekoraattorit voivat auttaa sinua luomaan ylläpidettävämpiä, uudelleenkäytettävämpiä ja laajennettavampia koodikantoja. Vaikka niihin liittyy oppimiskäyrä ja joitain mahdollisia haasteita, dekoraattoreiden käytön hyödyt oikeassa kontekstissa voivat olla merkittäviä. JavaScript-ekosysteemin jatkaessa kehittymistään dekoraattoreista tulee todennäköisesti yhä tärkeämpi osa nykyaikaista JavaScript-kehitystä.

Harkitse, miten dekoraattorit voisivat yksinkertaistaa olemassa olevaa koodiasi tai mahdollistaa ilmaisukykyisempien ja ylläpidettävämpien sovellusten kirjoittamisen. Huolellisella suunnittelulla ja vankalla ymmärryksellä niiden ominaisuuksista voit hyödyntää dekoraattoreita luodaksesi vankempia ja skaalautuvampia JavaScript-ratkaisuja.