JavaScriptデコレーター提案：メソッドの拡張とメタデータ注釈

動的で進化し続ける言語であるJavaScriptは、コードの可読性、保守性、拡張性を向上させる方法を常に模索しています。これらの側面に対処することを目的とした最も期待されている機能の一つが、デコレーター提案です。この記事では、JavaScriptデコレーターの包括的な概要を提供し、その構文、機能、そして現代のJavaScript開発への潜在的な影響を探ります。現在ステージ3の提案ですが、デコレーターはすでにAngularのようなフレームワークで広く使用されており、Babelのようなトランスパイラを介しての採用も増えています。このため、デコレーターを理解することは、現代のJavaScript開発者にとって不可欠です。

JavaScriptデコレーターとは？

デコレーターは、PythonやJavaのような他の言語から借用されたデザインパターンです。本質的に、それらはクラス、メソッド、アクセサー、プロパティ、またはパラメータに添付できる特殊な種類の宣言です。デコレーターは @expression 構文を使用します。ここで expression は、デコレートされた宣言に関する情報とともに実行時に呼び出される関数に評価されなければなりません。

デコレーターを、既存のコードを直接変更することなく、追加の機能やメタデータを追加する方法と考えてください。これにより、より宣言的で保守しやすいコードベースが促進されます。

基本的な構文と使用法

単純なデコレーターは、何をデコレートするかに応じて1つ、2つ、または3つの引数を取る関数です。

• クラスデコレーターの場合、引数はクラスのコンストラクタです。
• メソッドまたはアクセサーデコレーターの場合、引数はターゲットオブジェクト（クラスのプロトタイプ、または静的メンバーの場合はクラスのコンストラクタ）、プロパティキー（メソッドまたはアクセサーの名前）、およびプロパティ記述子です。
• プロパティデコレーターの場合、引数はターゲットオブジェクトとプロパティキーです。
• パラメータデコレーターの場合、引数はターゲットオブジェクト、プロパティキー、および関数のパラメータリストにおけるパラメータのインデックスです。

クラスデコレーター

クラスデコレーターはクラスのコンストラクタに適用されます。クラス定義を監視、変更、または置換するために使用できます。一般的なユースケースは、フレームワークやライブラリ内でクラスを登録することです。

例：クラスインスタンス化のロギング

            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!"); // Output: New instance of MyClass created.
            

              
                Copy
              
            
          

この例では、logClassデコレーターはMyClassのコンストラクタを変更し、新しいインスタンスが作成されるたびにメッセージをログに記録するようにします。

メソッドデコレーター

メソッドデコレーターはクラス内のメソッドに適用されます。メソッドの振る舞いを監視、変更、または置換するために使用できます。これは、メソッド呼び出しのロギング、引数の検証、またはキャッシングの実装などに便利です。

例：メソッド呼び出しのロギング

            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); // Output: Calling method add with arguments: [5,3]
 // Output: Method add returned: 8
            

              
                Copy
              
            
          

logMethodデコレーターは、addメソッドの引数と戻り値をログに記録します。

アクセサーデコレーター

アクセサーデコレーターはメソッドデコレーターに似ていますが、ゲッターまたはセッターメソッドに適用されます。プロパティへのアクセスを制御したり、検証ロジックを追加したりするために使用できます。

例：セッター値の検証

            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; // Throws an error
            

              
                Copy
              
            
          

validateデコレーターは、celsiusセッターが非負の値のみを受け入れることを保証します。

プロパティデコレーター

プロパティデコレーターはクラスのプロパティに適用されます。プロパティに関するメタデータを定義したり、その動作を変更したりするために使用できます。

例：必須プロパティの定義

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

              
                Copy
              
            
          

requiredデコレーターはnameプロパティを必須としてマークします。コンストラクタはその後、すべての必須プロパティが存在するかどうかをチェックします。

パラメータデコレーター

パラメータデコレーターは関数のパラメータに適用されます。パラメータに関するメタデータを追加したり、その動作を変更したりするために使用できます。他の種類のデコレーターよりも一般的ではありません。

例：依存関係の注入

            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
              
            
          

この例では、reflect-metadata（JavaScript/TypeScriptで依存性注入を扱う際の一般的な手法）を使用しています。@Injectデコレーターは、UserServiceのコンストラクタにDatabaseServiceのインスタンスを注入するように指示します。上記の例はさらなる設定なしでは完全には実行できませんが、意図された効果を示しています。

ユースケースと利点

デコレーターはさまざまな利点を提供し、多様なユースケースに適用できます。

• メタデータ注釈： デコレーターを使用して、クラス、メソッド、プロパティにメタデータを添付できます。このメタデータは、フレームワークやライブラリが依存性注入、ルーティング、検証などの追加機能を提供するために使用できます。
• アスペクト指向プログラミング（AOP）： デコレーターは、メソッドを追加の振る舞いでラップすることにより、ロギング、セキュリティ、トランザクション管理などのAOPの概念を実装できます。
• コードの再利用性： デコレーターは、共通の機能を再利用可能なデコレーターに抽出できるようにすることで、コードの再利用性を促進します。
• 可読性の向上： デコレーターは、関心事を分離し、定型的なコードを削減することで、コードをより読みやすく、宣言的にします。
• フレームワークとの統合： デコレーターは、Angular、NestJS、MobXなどの人気のあるJavaScriptフレームワークで広く使用されており、コンポーネント、サービス、その他のフレームワーク固有の概念をより宣言的で表現力豊かに定義する方法を提供します。

実世界の例と国際的な考慮事項

デコレーターのコアコンセプトは異なるプログラミングコンテキスト間で同じですが、その適用方法は使用される特定のフレームワークやライブラリによって異なる場合があります。以下にいくつかの例を挙げます。

• Angular（Googleによって開発され、世界的に使用されています）： Angularは、コンポーネント、サービス、ディレクティブを定義するためにデコレーターを多用しています。例えば、@Componentデコレーターは、テンプレート、スタイル、その他のメタデータを持つUIコンポーネントを定義するために使用されます。これにより、多様なバックグラウンドを持つ開発者が標準化されたアプローチを使用して複雑なユーザーインターフェースを簡単に作成および管理できます。

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

• NestJS（Angularに触発されたNode.jsフレームワークで、世界的に採用されています）： NestJSは、コントローラー、ルート、モジュールを定義するためにデコレーターを使用します。@Controllerおよび@Getデコレーターは、APIエンドポイントとそれに対応するハンドラを定義するために使用されます。これにより、開発者の地理的な場所に関係なく、スケーラブルで保守しやすいサーバーサイドアプリケーションの構築プロセスが簡素化されます。

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

• MobX（状態管理ライブラリで、Reactアプリケーションで世界的に広く使用されています）： MobXは、監視可能なプロパティと計算値を定義するためにデコレーターを使用します。@observableおよび@computedデコレーターは、データの変更を自動的に追跡し、UIを適宜更新します。これにより、開発者は国際的なオーディエンス向けにレスポンシブで効率的なユーザーインターフェースを構築し、複雑なデータフローがあってもスムーズなユーザーエクスペリエンスを保証できます。

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

国際化に関する考慮事項： グローバルなオーディエンスを対象とするプロジェクトでデコレーターを使用する場合、国際化（i18n）と地域化（l10n）を考慮することが重要です。デコレーター自体はi18n/l10nを直接処理しませんが、以下の方法でそのプロセスを強化するために使用できます。

• 翻訳のためのメタデータの追加： デコレーターを使用して、翻訳が必要なプロパティやメソッドをマークできます。このメタデータは、i18nライブラリが関連するテキストを抽出して翻訳するために使用できます。
• 翻訳の動的読み込み： デコレーターを使用して、ユーザーのロケールに基づいて翻訳を動的に読み込むことができます。これにより、ユーザーの場所に関係なく、アプリケーションがユーザーの希望する言語で表示されるようになります。
• 日付と数値のフォーマット： デコレーターを使用して、ユーザーのロケールに従って日付と数値をフォーマットできます。これにより、日付と数値が文化的に適切な形式で表示されるようになります。

例えば、プロパティを翻訳が必要としてマークする@Translatableデコレーターを想像してみてください。i18nライブラリはコードベースをスキャンし、@Translatableでマークされたすべてのプロパティを見つけ、翻訳のためにテキストを抽出できます。翻訳後、ライブラリはユーザーのロケールに基づいて元のテキストを翻訳版に置き換えることができます。このアプローチは、特に大規模で複雑なアプリケーションにおいて、より整理され、保守しやすいi18n/l10nワークフローを促進します。

提案の現状とブラウザのサポート

JavaScriptデコレーター提案は、現在TC39の標準化プロセスでステージ3にあります。これは、提案が比較的に安定しており、将来のECMAScript仕様に含まれる可能性が高いことを意味します。

デコレーターのネイティブブラウザサポートはまだ限定的ですが、BabelやTypeScriptコンパイラのようなトランスパイラを使用することで、ほとんどの現代のJavaScriptプロジェクトで使用できます。これらのツールは、デコレーター構文をどのブラウザやNode.js環境でも実行できる標準のJavaScriptコードに変換します。

Babelの使用： Babelでデコレーターを使用するには、@babel/plugin-proposal-decoratorsプラグインをインストールし、Babelの設定ファイル（.babelrcまたはbabel.config.js）で設定する必要があります。また、おそらく@babel/plugin-proposal-class-propertiesも必要になるでしょう。

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

              
                Copy
              
            
          

TypeScriptの使用： TypeScriptにはデコレーターの組み込みサポートがあります。tsconfig.jsonファイルでexperimentalDecoratorsコンパイラオプションを有効にする必要があります。

            
 // tsconfig.json
 {
 "compilerOptions": {
 "target": "es5",
 "experimentalDecorators": true,
 "emitDecoratorMetadata": true,  // Optional, but useful for dependency injection
 }
 }
 
            

              
                Copy
              
            
          

emitDecoratorMetadataオプションに注意してください。これはreflect-metadataのようなライブラリと連携し、デコレーターを介した依存性注入を可能にします。

潜在的な影響と将来の方向性

JavaScriptデコレーター提案は、私たちがJavaScriptコードを書く方法に大きな影響を与える可能性があります。クラス、メソッド、プロパティに機能を追加するためのより宣言的で表現力豊かな方法を提供することで、デコレーターはコードの可読性、保守性、再利用性を向上させることができます。

提案が標準化プロセスを経て、より広く採用されるにつれて、より直感的で強力な開発者体験を提供するためにデコレーターを採用するフレームワークやライブラリが増えることが期待されます。

さらに、デコレーターのメタデータ機能は、ツーリングやコード分析のための新たな可能性を可能にします。例えば、リンターやコードエディタはデコレーターのメタデータを使用して、より正確で関連性の高い提案やエラーメッセージを提供できます。

結論

JavaScriptデコレーターは、現代のJavaScript開発を大幅に強化できる強力で有望な機能です。その構文、機能、潜在的なユースケースを理解することで、開発者はデコレーターを活用して、より保守しやすく、読みやすく、再利用可能なコードを書くことができます。ネイティブブラウザのサポートはまだ進化中ですが、BabelやTypeScriptのようなトランスパイラにより、今日のほとんどのJavaScriptプロジェクトでデコレーターを使用することが可能です。提案が標準化に向けて進み、より広く採用されるにつれて、デコレーターはJavaScript開発者の武器庫において不可欠なツールになるでしょう。

さらなる学習のために

• TC39 デコレーター提案
• TypeScript デコレーター
• Babel Plugin Proposal Decorators
• reflect-metadata