Ontdek JavaScript Decorators: een krachtige metaprogrammeringsfunctie voor het toevoegen van metadata en het implementeren van AOP-patronen.
JavaScript Decorators: Metaprogrammeren en AOP-Patronen
JavaScript decorators zijn een krachtige en expressieve metaprogrammeringsfunctie waarmee u het gedrag van klassen, methoden, eigenschappen en parameters op een declaratieve en herbruikbare manier kunt wijzigen of verbeteren. Ze bieden een beknopte syntax voor het toevoegen van metadata en het implementeren van Aspect-Oriented Programming (AOP) principes, waardoor code hergebruik, leesbaarheid en onderhoudbaarheid worden verbeterd. Deze uitgebreide gids zal JavaScript decorators in detail verkennen, hun syntax, gebruik en toepassingen in verschillende scenario's behandelen. Hoewel het officieel nog steeds een voorstel in ontwikkeling is, worden decorators op grote schaal toegepast, vooral in frameworks zoals Angular en NestJS, en hun impact op JavaScript-ontwikkeling is onmiskenbaar.
Wat zijn JavaScript Decorators?
Decorators zijn een speciaal type declaratie dat kan worden gekoppeld aan een klassendeclaratie, methode, accessor, eigenschap of parameter. Ze gebruiken de @expression vorm, waarbij expression moet evalueren naar een functie die tijdens runtime wordt aangeroepen met informatie over de gedecoreerde declaratie. In wezen fungeren decorators als functies die het gedecoreerde element omhullen of wijzigen, waardoor u extra functionaliteit of metadata kunt toevoegen zonder de originele code rechtstreeks te wijzigen.
Beschouw decorators als annotaties of markeringen die aan code-elementen kunnen worden gekoppeld. Deze markeringen kunnen vervolgens tijdens runtime worden verwerkt om verschillende taken uit te voeren, zoals logging, validatie, autorisatie of dependency injection. Decorators bevorderen een schonere en meer modulaire codestructuur door concerns te scheiden en boilerplate te verminderen.
Voordelen van het Gebruiken van Decorators
- Verbeterd Code Hergebruik: Met decorators kunt u algemeen gedrag inkapselen in herbruikbare componenten die op meerdere delen van uw applicatie kunnen worden toegepast. Dit vermindert code duplicatie en bevordert consistentie.
- Verbeterde Leesbaarheid: Door cross-cutting concerns te scheiden in decorators, kunt u uw core logic schoner en gemakkelijker te begrijpen maken. Decorators bieden een declaratieve manier om extra gedrag uit te drukken, waardoor de code meer zelf-documenterend wordt.
- Verhoogde Onderhoudbaarheid: Decorators bevorderen modulariteit en scheiding van concerns, waardoor het gemakkelijker wordt om uw applicatie te wijzigen of uit te breiden zonder andere delen van de codebase te beïnvloeden. Dit vermindert het risico op het introduceren van bugs en vereenvoudigt het onderhoudsproces.
- Aspect-Oriented Programming (AOP): Met decorators kunt u AOP-principes implementeren door u in staat te stellen gedrag in bestaande code te injecteren zonder de broncode te wijzigen. Dit is vooral handig voor het afhandelen van cross-cutting concerns zoals logging, beveiliging en transactiebeheer.
Decorator Types
JavaScript decorators kunnen worden toegepast op verschillende soorten declaraties, elk met zijn eigen specifieke doel en syntax:
Class Decorators
Class decorators worden toegepast op de klasse constructor en kunnen worden gebruikt om de klassedefinitie te wijzigen of metadata toe te voegen. Een class decorator ontvangt de klasse constructor als zijn enige argument.
Voorbeeld: Metadata toevoegen aan een klasse.
function Component(options: { selector: string, template: string }) {
return function (constructor: T) {
return class extends constructor {
selector = options.selector;
template = options.template;
}
}
}
@Component({ selector: 'my-component', template: 'Hello' })
class MyComponent {
constructor() {
// ...
}
}
console.log(new MyComponent().selector); // Output: my-component
In dit voorbeeld voegt de Component decorator selector en template eigenschappen toe aan de MyComponent klasse, waardoor u de metadata van de component op een declaratieve manier kunt configureren. Dit is vergelijkbaar met hoe Angular componenten worden gedefinieerd.
Method Decorators
Method decorators worden toegepast op methoden binnen een klasse en kunnen worden gebruikt om het gedrag van de methode te wijzigen of metadata toe te voegen. Een method decorator ontvangt drie argumenten:
- Het target object (ofwel het klasse prototype of de klasse constructor, afhankelijk van of de methode statisch is).
- De naam van de methode.
- De property descriptor voor de methode.
Voorbeeld: Methode aanroepen loggen.
function Log(target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
const originalMethod = descriptor.value;
descriptor.value = function (...args: any[]) {
console.log(`Calling ${propertyKey} with arguments: ${JSON.stringify(args)}`);
const result = originalMethod.apply(this, args);
console.log(`${propertyKey} returned: ${result}`);
return result;
}
return descriptor;
}
class Calculator {
@Log
add(a: number, b: number) {
return a + b;
}
}
const calculator = new Calculator();
calculator.add(2, 3); // Output: Calling add with arguments: [2,3]
// add returned: 5
In dit voorbeeld logt de Log decorator de methode aanroep en zijn argumenten voordat de originele methode wordt uitgevoerd en logt de retourwaarde na uitvoering. Dit is een eenvoudig voorbeeld van hoe decorators kunnen worden gebruikt om logging- of auditingfunctionaliteit te implementeren zonder de core logic van de methode te wijzigen.
Property Decorators
Property decorators worden toegepast op eigenschappen binnen een klasse en kunnen worden gebruikt om het gedrag van de eigenschap te wijzigen of metadata toe te voegen. Een property decorator ontvangt twee argumenten:
- Het target object (ofwel het klasse prototype of de klasse constructor, afhankelijk van of de eigenschap statisch is).
- De naam van de eigenschap.
Voorbeeld: Eigenschap waarden valideren.
function Validate(target: any, propertyKey: string) {
let value: any;
const getter = function () {
return value;
};
const setter = function (newVal: any) {
if (typeof newVal !== 'number' || newVal < 0) {
throw new Error(`Invalid value for ${propertyKey}. Must be a non-negative number.`);
}
value = newVal;
};
Object.defineProperty(target, propertyKey, {
get: getter,
set: setter,
enumerable: true,
configurable: true,
});
}
class Product {
@Validate
price: number;
constructor(price: number) {
this.price = price;
}
}
const product = new Product(10);
console.log(product.price); // Output: 10
try {
product.price = -5; // Throws an error
} catch (e) {
console.error(e.message);
}
In dit voorbeeld valideert de Validate decorator de price eigenschap om ervoor te zorgen dat het een niet-negatief getal is. Als een ongeldige waarde wordt toegewezen, wordt een fout gegooid. Dit is een eenvoudig voorbeeld van hoe decorators kunnen worden gebruikt om data validatie te implementeren.
Parameter Decorators
Parameter decorators worden toegepast op parameters van een methode en kunnen worden gebruikt om metadata toe te voegen of het gedrag van de parameter te wijzigen. Een parameter decorator ontvangt drie argumenten:
- Het target object (ofwel het klasse prototype of de klasse constructor, afhankelijk van of de methode statisch is).
- De naam van de methode.
- De index van de parameter in de parameter lijst van de methode.
Voorbeeld: Dependencies injecteren.
import 'reflect-metadata';
const Injectable = (): ClassDecorator => {
return (target: any) => {
Reflect.defineMetadata('injectable', true, target);
};
};
const Inject = (token: string): ParameterDecorator => {
return (target: any, propertyKey: string | symbol, parameterIndex: number) => {
let existingParameters: string[] = Reflect.getOwnMetadata('parameters', target, propertyKey) || [];
existingParameters[parameterIndex] = token;
Reflect.defineMetadata('parameters', existingParameters, target, propertyKey);
};
};
@Injectable()
class Logger {
log(message: string) {
console.log(`Logger: ${message}`);
}
}
class Greeter {
private logger: Logger;
constructor(@Inject('Logger') logger: Logger) {
this.logger = logger;
}
greet(name: string) {
this.logger.log(`Hello, ${name}!`);
}
}
// Simple dependency injection container
class Container {
private dependencies: Map = new Map();
register(token: string, dependency: any) {
this.dependencies.set(token, dependency);
}
resolve(target: any): T {
const parameters: string[] = Reflect.getMetadata('parameters', target) || [];
const resolvedDependencies = parameters.map(token => this.dependencies.get(token));
return new target(...resolvedDependencies);
}
}
const container = new Container();
container.register('Logger', new Logger());
const greeter = container.resolve(Greeter);
greeter.greet('World'); // Output: Logger: Hello, World!
In dit voorbeeld wordt de Inject decorator gebruikt om dependencies te injecteren in de constructor van de Greeter klasse. De decorator associeert een token met de parameter, die vervolgens kan worden gebruikt om de dependency op te lossen met behulp van een dependency injection container. Dit voorbeeld toont een basis implementatie van dependency injection met behulp van decorators en de reflect-metadata library.
Praktische Voorbeelden en Gebruiksscenario's
JavaScript decorators kunnen in verschillende scenario's worden gebruikt om de code kwaliteit te verbeteren en de ontwikkeling te vereenvoudigen. Hier zijn enkele praktische voorbeelden en gebruiksscenario's:
Logging en Auditing
Decorators kunnen worden gebruikt om automatisch methode aanroepen, argumenten en retourwaarden te loggen, waardoor waardevolle inzichten worden verkregen in het gedrag en de prestaties van de applicatie. Dit kan vooral handig zijn voor het debuggen en oplossen van problemen.
function LogMethod(target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
const originalMethod = descriptor.value;
descriptor.value = function (...args: any[]) {
const startTime = performance.now();
console.log(`[${new Date().toISOString()}] Calling method: ${propertyKey} with arguments: ${JSON.stringify(args)}`);
const result = originalMethod.apply(this, args);
const endTime = performance.now();
const executionTime = endTime - startTime;
console.log(`[${new Date().toISOString()}] Method ${propertyKey} returned: ${result}. Execution time: ${executionTime.toFixed(2)}ms`);
return result;
};
return descriptor;
}
class ExampleClass {
@LogMethod
complexOperation(a: number, b: number): number {
// Simulate a time-consuming operation
let sum = 0;
for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
sum += a + b + i;
}
return sum;
}
}
const example = new ExampleClass();
example.complexOperation(5, 10);
Dit uitgebreide voorbeeld meet de uitvoerings tijd van de methode en logt deze, samen met de huidige timestamp, waardoor meer gedetailleerde informatie wordt verstrekt voor prestatie analyse.
Autorisatie en Authenticatie
Decorators kunnen worden gebruikt om beveiligingsbeleid af te dwingen door gebruikersrollen en -rechten te controleren voordat een methode wordt uitgevoerd. Dit kan ongeoorloofde toegang tot gevoelige data en functionaliteit voorkomen.
function Authorize(role: string) {
return function (target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
const originalMethod = descriptor.value;
descriptor.value = function (...args: any[]) {
const userRole = getCurrentUserRole(); // Function to retrieve the current user's role
if (userRole !== role) {
throw new Error(`Unauthorized: User does not have the required role (${role}) to access this method.`);
}
return originalMethod.apply(this, args);
};
return descriptor;
};
}
function getCurrentUserRole(): string {
// In a real application, this would retrieve the user's role from authentication context
return 'admin'; // Example: Hardcoded role for demonstration
}
class AdminPanel {
@Authorize('admin')
deleteUser(userId: number) {
console.log(`User ${userId} deleted successfully.`);
}
@Authorize('editor')
editArticle(articleId: number) {
console.log(`Article ${articleId} edited successfully.`);
}
}
const adminPanel = new AdminPanel();
try {
adminPanel.deleteUser(123);
adminPanel.editArticle(456); // This will throw an error because the user role is 'admin'
} catch (error) {
console.error(error.message);
}
In dit uitgebreide voorbeeld controleert de Authorize decorator of de huidige gebruiker de opgegeven rol heeft voordat toegang tot de methode wordt toegestaan. De getCurrentUserRole functie (die de daadwerkelijke gebruikersrol zou ophalen in een echte applicatie) wordt gebruikt om de huidige rol van de gebruiker te bepalen. Als de gebruiker niet de vereiste rol heeft, wordt een fout gegooid, waardoor de methode niet wordt uitgevoerd.
Caching
Decorators kunnen worden gebruikt om de resultaten van dure bewerkingen in de cache op te slaan, waardoor de prestaties van de applicatie worden verbeterd en de server belasting wordt verminderd. Dit kan vooral handig zijn voor veelvuldig gebruikte data die niet vaak verandert.
function Cache(ttl: number = 60) { // ttl in seconds, default to 60 seconds
const cache = new Map();
return function (target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
const originalMethod = descriptor.value;
descriptor.value = async function (...args: any[]) {
const cacheKey = `${propertyKey}-${JSON.stringify(args)}`;
const cachedData = cache.get(cacheKey);
if (cachedData && Date.now() < cachedData.expiry) {
console.log(`Retrieving from cache: ${propertyKey} with arguments: ${JSON.stringify(args)}`);
return cachedData.data;
}
console.log(`Executing and caching: ${propertyKey} with arguments: ${JSON.stringify(args)}`);
const result = await originalMethod.apply(this, args);
cache.set(cacheKey, {
data: result,
expiry: Date.now() + ttl * 1000, // Calculate expiry time
});
return result;
};
return descriptor;
};
}
class DataService {
@Cache(120) // Cache for 120 seconds
async fetchData(id: number): Promise {
// Simulate fetching data from a database or API
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(() => {
resolve(`Data for ID ${id} fetched from source.`);
}, 1000); // Simulate a 1-second delay
});
}
}
const dataService = new DataService();
(async () => {
console.log(await dataService.fetchData(1)); // Executes the method
console.log(await dataService.fetchData(1)); // Retrieves from cache
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 121000)); // Wait for 121 seconds to allow the cache to expire
console.log(await dataService.fetchData(1)); // Executes the method again after cache expiry
})();
Dit uitgebreide voorbeeld implementeert een basis caching mechanisme met behulp van een Map. De Cache decorator slaat de resultaten op van de gedecoreerde methode voor een opgegeven time-to-live (TTL). Wanneer de methode opnieuw wordt aangeroepen met dezelfde argumenten, wordt het gecachte resultaat geretourneerd in plaats van de methode opnieuw uit te voeren. Nadat de TTL is verlopen, wordt de methode opnieuw uitgevoerd en wordt het resultaat in de cache opgeslagen.
Validatie
Decorators kunnen worden gebruikt om data te valideren voordat deze wordt verwerkt, waardoor data integriteit wordt gewaarborgd en fouten worden voorkomen. Dit kan vooral handig zijn voor het valideren van gebruikersinvoer of data die van externe bronnen is ontvangen.
function Required() {
return function (target: any, propertyKey: string) {
if (!target.constructor.requiredFields) {
target.constructor.requiredFields = [];
}
target.constructor.requiredFields.push(propertyKey);
};
}
function ValidateClass(target: any) {
const originalConstructor = target;
function construct(constructor: any, args: any[]) {
const instance: any = new constructor(...args);
if (constructor.requiredFields) {
constructor.requiredFields.forEach((field: string) => {
if (!instance[field]) {
throw new Error(`Missing required field: ${field}`);
}
});
}
return instance;
}
const newConstructor: any = function (...args: any[]) {
return construct(originalConstructor, args);
};
newConstructor.prototype = originalConstructor.prototype;
return newConstructor;
}
@ValidateClass
class User {
@Required()
name: string;
@Required()
email: string;
constructor(name: string, email: string) {
this.name = name;
this.email = email;
}
}
try {
const validUser = new User('John Doe', 'john.doe@example.com');
console.log('Valid user created:', validUser);
const invalidUser = new User('Jane Doe', ''); // Missing email
} catch (error) {
console.error('Validation error:', error.message);
}
Dit voorbeeld gebruikt twee decorators: Required en ValidateClass. De Required decorator markeert eigenschappen als vereist. De ValidateClass decorator onderschept de klasse constructor en controleert of alle vereiste velden waarden hebben. Als een vereist veld ontbreekt, wordt een fout gegooid.
Dependency Injection
Zoals weergegeven in het parameter decorator voorbeeld, kunnen decorators basis dependency injection faciliteren, waardoor het gemakkelijker wordt om dependencies te beheren en componenten te ontkoppelen. Hoewel er meer geavanceerde dependency injection frameworks bestaan, kunnen decorators een lichtgewicht en handige manier bieden om eenvoudige dependency injection scenario's af te handelen.
Overwegingen en Best Practices
- Begrijp de Uitvoeringscontext: Wees u bewust van de
target,propertyKeyendescriptorargumenten die aan de decorator functie worden doorgegeven. Deze argumenten bieden waardevolle informatie over de gedecoreerde declaratie en stellen u in staat het gedrag ervan dienovereenkomstig te wijzigen. - Gebruik Decorators Spaarzaam: Hoewel decorators krachtig kunnen zijn, kan overmatig gebruik leiden tot complexe en moeilijk te begrijpen code. Gebruik decorators met beleid en alleen wanneer ze een duidelijk voordeel bieden in termen van code hergebruik, leesbaarheid of onderhoudbaarheid.
- Volg Naamgevingsconventies: Gebruik beschrijvende namen voor uw decorators om hun doel duidelijk aan te geven. Dit maakt uw code meer zelf-documenterend en gemakkelijker te begrijpen.
- Handhaaf Scheiding van Concerns: Decorators moeten zich richten op specifieke cross-cutting concerns en vermijden het mengen van niet-gerelateerde functionaliteit. Dit verbetert de modulariteit en onderhoudbaarheid van uw code.
- Test Uw Decorators Grondig: Zoals elke andere code, moeten decorators grondig worden getest om ervoor te zorgen dat ze correct functioneren en geen onbedoelde neveneffecten introduceren.
- Pas Op voor Neveneffecten: Decorators worden tijdens runtime uitgevoerd. Vermijd complexe of langdurige bewerkingen binnen decorator functies, omdat dit de prestaties van de applicatie kan beïnvloeden.
- TypeScript wordt Aanbevolen: Hoewel JavaScript decorators technisch gezien kunnen worden gebruikt in plain JavaScript met Babel transpilation, worden ze het meest gebruikt met TypeScript. TypeScript biedt uitstekende type veiligheid en ontwerp-tijd controle voor decorators.
Globale Perspectieven en Voorbeelden
De principes van code hergebruik, onderhoudbaarheid en scheiding van concerns, die decorators faciliteren, zijn universeel toepasbaar in diverse software ontwikkelings contexten wereldwijd. Specifieke implementaties en gebruiksscenario's kunnen echter variëren, afhankelijk van de technologie stack, project vereisten en ontwikkelingspraktijken die in verschillende regio's gangbaar zijn.
In enterprise Java-ontwikkeling worden bijvoorbeeld annotaties (qua concept vergelijkbaar met decorators) veelvuldig gebruikt voor configuratie en dependency injection (bijv. Spring Framework). Hoewel de syntax en onderliggende mechanismen verschillen van JavaScript-decorators, blijven de onderliggende principes van metaprogrammering en AOP hetzelfde. Evenzo zijn decorators in Python een eersteklas taal functie en worden ze vaak gebruikt voor taken zoals logging, authenticatie en caching.
Wanneer u in internationale teams werkt of bijdraagt aan open-source projecten met een wereldwijd publiek, is het essentieel om u te houden aan coderingsstandaarden en best practices die duidelijkheid en onderhoudbaarheid bevorderen. Het effectief gebruiken van decorators kan bijdragen aan een meer modulaire en goed gestructureerde codebase, waardoor het voor ontwikkelaars met verschillende achtergronden gemakkelijker wordt om samen te werken en bij te dragen.
Conclusie
JavaScript decorators zijn een krachtige en veelzijdige metaprogrammeringsfunctie die code hergebruik, leesbaarheid en onderhoudbaarheid aanzienlijk kan verbeteren. Door een declaratieve manier te bieden om metadata toe te voegen en AOP-principes te implementeren, stellen decorators u in staat om algemeen gedrag in te kapselen, concerns te scheiden en meer modulaire en goed gestructureerde applicaties te creëren. Hoewel het nog steeds een voorstel is dat actief wordt ontwikkeld, hebben decorators al brede acceptatie gevonden in frameworks zoals Angular en NestJS en staan ze op het punt een steeds belangrijker onderdeel van het JavaScript-ecosysteem te worden. Door de syntax, het gebruik en de best practices van decorators te begrijpen, kunt u hun kracht benutten om robuustere, schaalbare en onderhoudbare applicaties te bouwen.
Naarmate het JavaScript-ecosysteem zich blijft ontwikkelen, is het cruciaal om op de hoogte te blijven van nieuwe functies en best practices voor het bouwen van software van hoge kwaliteit die voldoet aan de behoeften van gebruikers wereldwijd. Het beheersen van JavaScript-decorators is een waardevolle vaardigheid die u kan helpen een effectievere en productievere ontwikkelaar te worden.