Декоратори JavaScript: розкриття метаданих та модифікація коду

Декоратори JavaScript пропонують потужний та елегантний спосіб додавання метаданих та зміни поведінки класів, методів, властивостей і параметрів. Вони забезпечують декларативний синтаксис для розширення коду наскрізними функціями, такими як логування, валідація, авторизація тощо. Хоча декоратори все ще є відносно новою функцією, вони набирають популярності, особливо в TypeScript, і обіцяють покращити читабельність, підтримуваність та повторне використання коду. Ця стаття розглядає можливості декораторів JavaScript, надаючи практичні приклади та ідеї для розробників у всьому світі.

Що таке декоратори JavaScript?

Декоратори — це, по суті, функції, які обгортають інші функції або класи. Вони надають спосіб змінювати або розширювати поведінку декорованого елемента, не змінюючи безпосередньо його вихідний код. Декоратори використовують символ @, за яким слідує назва функції, для декорування класів, методів, аксесорів, властивостей або параметрів.

Вважайте їх синтаксичним цукром для функцій вищого порядку, що пропонує чистіший та більш читабельний спосіб застосування наскрізних функцій до вашого коду. Декоратори дозволяють ефективно розділяти обов'язки, що призводить до створення більш модульних та підтримуваних застосунків.

Типи декораторів

Декоратори JavaScript бувають кількох видів, кожен з яких націлений на різні елементи вашого коду:

• Декоратори класів: Застосовуються до цілих класів, дозволяючи змінювати або розширювати поведінку класу.
• Декоратори методів: Застосовуються до методів у класі, дозволяючи виконувати попередню або постобробку викликів методів.
• Декоратори аксесорів: Застосовуються до getter або setter методів (аксесорів), надаючи контроль над доступом та зміною властивостей.
• Декоратори властивостей: Застосовуються до властивостей класу, дозволяючи змінювати дескриптори властивостей.
• Декоратори параметрів: Застосовуються до параметрів методу, дозволяючи передавати метадані про конкретні параметри.

Базовий синтаксис

Синтаксис застосування декоратора є простим:

@decoratorName
class MyClass {
  @methodDecorator
  myMethod( @parameterDecorator param: string ) {
    @propertyDecorator
    myProperty: number;
  }
}

Ось розбір:

• @decoratorName: Застосовує функцію decoratorName до класу MyClass.
• @methodDecorator: Застосовує функцію methodDecorator до методу myMethod.
• @parameterDecorator param: string: Застосовує функцію parameterDecorator до параметра param методу myMethod.
• @propertyDecorator myProperty: number: Застосовує функцію propertyDecorator до властивості myProperty.

Декоратори класів: зміна поведінки класу

Декоратори класів — це функції, які отримують конструктор класу як аргумент. Їх можна використовувати для:

• Зміни прототипу класу.
• Заміни класу на новий.
• Додавання метаданих до класу.

Приклад: логування створення класу

Уявіть, що ви хочете логувати кожен раз, коли створюється новий екземпляр класу. Декоратор класу може цього досягти:

function logClassCreation(constructor: Function) {
  return class extends constructor {
    constructor(...args: any[]) {
      console.log(`Створюється новий екземпляр ${constructor.name}`);
      super(...args);
    }
  };
}

@logClassCreation
class User {
  name: string;

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

const user = new User("Alice"); // Вивід: Створюється новий екземпляр User

У цьому прикладі logClassCreation замінює оригінальний клас User новим класом, який його розширює. Конструктор нового класу логує повідомлення, а потім викликає оригінальний конструктор за допомогою super.

Декоратори методів: розширення функціональності методів

Декоратори методів отримують три аргументи:

• Цільовий об'єкт (або прототип класу, або конструктор класу для статичних методів).
• Ім'я методу, що декорується.
• Дескриптор властивості для методу.

Їх можна використовувати для:

• Обгортання методу додатковою логікою.
• Зміни поведінки методу.
• Додавання метаданих до методу.

Приклад: логування викликів методів

Створімо декоратор методу, який логує кожен виклик методу разом із його аргументами:

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

  descriptor.value = function (...args: any[]) {
    console.log(`Виклик методу ${propertyKey} з аргументами: ${JSON.stringify(args)}`);
    const result = originalMethod.apply(this, args);
    console.log(`Метод ${propertyKey} повернув: ${result}`);
    return result;
  };

  return descriptor;
}

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

const calculator = new Calculator();
const sum = calculator.add(5, 3); // Вивід: Виклик методу add з аргументами: [5,3]
                                 //         Метод add повернув: 8

Декоратор logMethodCall обгортає оригінальний метод. Перед виконанням оригінального методу він логує назву методу та аргументи. Після виконання він логує повернуте значення.

Декоратори аксесорів: контроль доступу до властивостей

Декоратори аксесорів схожі на декоратори методів, але застосовуються спеціально до getter та setter методів (аксесорів). Вони отримують ті ж три аргументи, що й декоратори методів:

• Цільовий об'єкт.
• Ім'я аксесора.
• Дескриптор властивості.

Їх можна використовувати для:

• Контролю доступу до властивості.
• Валідації значення, що встановлюється.
• Додавання метаданих до властивості.

Приклад: валідація значень сеттера

Створімо декоратор аксесора, який перевіряє значення, що встановлюється для властивості:

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

  descriptor.set = function (value: number) {
    if (value < 0) {
      throw new Error("Вік не може бути від'ємним");
    }
    originalSet.call(this, value);
  };

  return descriptor;
}

class Person {
  private _age: number;

  @validateAge
  set age(value: number) {
    this._age = value;
  }

  get age(): number {
    return this._age;
  }
}

const person = new Person();
person.age = 30; // Працює нормально

try {
  person.age = -5; // Викидає помилку: Вік не може бути від'ємним
} catch (error:any) {
  console.error(error.message);
}

Декоратор validateAge перехоплює сеттер для властивості age. Він перевіряє, чи є значення від'ємним, і якщо так, викидає помилку. В іншому випадку він викликає оригінальний сеттер.

Декоратори властивостей: зміна дескрипторів властивостей

Декоратори властивостей отримують два аргументи:

• Цільовий об'єкт (або прототип класу, або конструктор класу для статичних властивостей).
• Ім'я властивості, що декорується.

Їх можна використовувати для:

• Зміни дескриптора властивості.
• Додавання метаданих до властивості.

Приклад: створення властивості тільки для читання

Створімо декоратор властивості, який робить її доступною лише для читання:

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

class Configuration {
  @readOnly
  apiUrl: string = "https://api.example.com";
}

const config = new Configuration();

try {
  (config as any).apiUrl = "https://newapi.example.com"; // Викидає помилку в суворому режимі
  console.log(config.apiUrl); // Вивід: https://api.example.com
} catch (error) {
  console.error("Неможливо присвоїти значення властивості 'apiUrl' об'єкта '#', яка доступна лише для читання", error);
}

Декоратор readOnly використовує Object.defineProperty для зміни дескриптора властивості, встановлюючи writable в false. Спроба змінити властивість тепер призведе до помилки (в суворому режимі) або буде проігнорована.

Декоратори параметрів: надання метаданих про параметри

Декоратори параметрів отримують три аргументи:

• Цільовий об'єкт (або прототип класу, або конструктор класу для статичних методів).
• Ім'я методу, що декорується.
• Індекс параметра у списку параметрів методу.

Декоратори параметрів використовуються рідше, ніж інші типи, але вони можуть бути корисними для сценаріїв, де потрібно пов'язати метадані з конкретними параметрами.

Приклад: впровадження залежностей

Декоратори параметрів можна використовувати у фреймворках для впровадження залежностей, щоб ідентифікувати залежності, які слід впровадити в метод. Хоча повна система впровадження залежностей виходить за рамки цієї статті, ось спрощена ілюстрація:

const dependencies: any[] = [];

function inject(token: any) {
  return function (target: any, propertyKey: string | symbol, parameterIndex: number) {
    dependencies.push({
      target,
      propertyKey,
      parameterIndex,
      token,
    });
  };
}

class UserService {
  getUser(id: number) {
    return `Користувач з ID ${id}`;
  }
}

class UserController {
  private userService: UserService;

  constructor(@inject(UserService) userService: UserService) {
    this.userService = userService;
  }

  getUser(id: number) {
    return this.userService.getUser(id);
  }
}

//Спрощене отримання залежностей
const userServiceInstance = new UserService();
const userController = new UserController(userServiceInstance);
console.log(userController.getUser(123)); // Вивід: Користувач з ID 123

У цьому прикладі декоратор @inject зберігає метадані про параметр userService у масиві dependencies. Контейнер для впровадження залежностей міг би потім використовувати ці метадані для вирішення та впровадження відповідної залежності.

Практичне застосування та сценарії використання

Декоратори можна застосовувати до широкого спектра сценаріїв для покращення якості та підтримуваності коду:

• Логування та аудит: Логування викликів методів, часу виконання та дій користувачів.
• Валідація: Перевірка вхідних параметрів або властивостей об'єкта перед обробкою.
• Авторизація: Контроль доступу до методів або ресурсів на основі ролей або дозволів користувачів.
• Кешування: Кешування результатів ресурсомістких викликів методів для покращення продуктивності.
• Впровадження залежностей: Спрощення управління залежностями шляхом автоматичного впровадження їх у класи.
• Управління транзакціями: Керування транзакціями бази даних шляхом автоматичного запуску та підтвердження або відкату транзакцій.
• Аспектно-орієнтоване програмування (АОП): Реалізація наскрізних функцій, таких як логування, безпека та управління транзакціями, модульним та багаторазовим способом.
• Прив'язка даних: Спрощення прив'язки даних у UI-фреймворках шляхом автоматичної синхронізації даних між елементами інтерфейсу та моделями даних.

Переваги використання декораторів

Декоратори пропонують кілька ключових переваг:

• Покращена читабельність коду: Декоратори надають декларативний синтаксис, який полегшує розуміння та підтримку коду.
• Підвищена можливість повторного використання коду: Декоратори можна повторно використовувати в багатьох класах та методах, зменшуючи дублювання коду.
• Розділення обов'язків: Декоратори дозволяють відокремити наскрізні функції від основної бізнес-логіки, що призводить до більш модульного та підтримуваного коду.
• Підвищена продуктивність: Декоратори можуть автоматизувати повторювані завдання, дозволяючи розробникам зосередитися на більш важливих аспектах застосунку.
• Покращена тестувальність: Декоратори полегшують тестування коду, ізолюючи наскрізні функції.

Рекомендації та найкращі практики

• Розумійте аргументи: Кожен тип декоратора отримує різні аргументи. Переконайтеся, що ви розумієте призначення кожного аргументу, перш ніж його використовувати.
• Уникайте надмірного використання: Хоча декоратори є потужними, уникайте їх надмірного використання. Використовуйте їх розсудливо для вирішення конкретних наскрізних проблем. Надмірне використання може ускладнити розуміння коду.
• Зберігайте декоратори простими: Декоратори повинні бути сфокусованими і виконувати одне, чітко визначене завдання. Уникайте складної логіки всередині декораторів.
• Ретельно тестуйте декоратори: Тестуйте свої декоратори, щоб переконатися, що вони працюють правильно і не викликають непередбачених побічних ефектів.
• Враховуйте продуктивність: Декоратори можуть додавати накладні витрати до вашого коду. Враховуйте наслідки для продуктивності, особливо в критичних до неї застосунках. Ретельно профілюйте свій код, щоб виявити будь-які вузькі місця, спричинені декораторами.
• Інтеграція з TypeScript: TypeScript забезпечує чудову підтримку декораторів, включаючи перевірку типів та автодоповнення. Використовуйте можливості TypeScript для більш плавного досвіду розробки.
• Стандартизовані декоратори: Працюючи в команді, розгляньте можливість створення бібліотеки стандартизованих декораторів для забезпечення послідовності та зменшення дублювання коду в проєкті.

Декоратори в різних середовищах

Хоча декоратори є частиною специфікації ESNext, їхня підтримка варіюється в різних середовищах JavaScript:

• Браузери: Нативна підтримка декораторів у браузерах все ще розвивається. Можливо, вам доведеться використовувати транспайлер, такий як Babel або TypeScript, для використання декораторів у браузерних середовищах. Перевіряйте таблиці сумісності для конкретних браузерів, на які ви орієнтуєтесь.
• Node.js: Node.js має експериментальну підтримку декораторів. Можливо, вам доведеться ввімкнути експериментальні функції за допомогою прапорців командного рядка. Зверніться до документації Node.js для отримання останньої інформації про підтримку декораторів.
• TypeScript: TypeScript забезпечує чудову підтримку декораторів. Ви можете ввімкнути декоратори у вашому файлі tsconfig.json, встановивши опцію компілятора experimentalDecorators в true. TypeScript є кращим середовищем для роботи з декораторами.

Глобальні перспективи щодо декораторів

Впровадження декораторів різниться в різних регіонах та спільнотах розробників. У деяких регіонах, де TypeScript широко поширений (наприклад, у частинах Північної Америки та Європи), декоратори використовуються часто. В інших регіонах, де більш поширений JavaScript або де розробники віддають перевагу простішим патернам, декоратори можуть бути менш поширеними.

Крім того, використання конкретних патернів декораторів може відрізнятися залежно від культурних уподобань та галузевих стандартів. Наприклад, у деяких культурах віддають перевагу більш детальному та явному стилю кодування, тоді як в інших — більш лаконічному та виразному.

При роботі над міжнародними проєктами важливо враховувати ці культурні та регіональні відмінності та встановлювати стандарти кодування, які є чіткими, лаконічними та легко зрозумілими для всіх членів команди. Це може включати надання додаткової документації, навчання або менторства, щоб переконатися, що всім комфортно використовувати декоратори.

Висновок

Декоратори JavaScript є потужним інструментом для розширення коду метаданими та зміни поведінки. Розуміючи різні типи декораторів та їх практичне застосування, розробники можуть писати чистіший, більш підтримуваний та багаторазовий код. Оскільки декоратори набувають все більшого поширення, вони готові стати невід'ємною частиною ландшафту розробки на JavaScript. Прийміть цю потужну функцію та розкрийте її потенціал, щоб підняти ваш код на нову висоту. Завжди пам'ятайте про дотримання найкращих практик та врахування наслідків для продуктивності при використанні декораторів у ваших застосунках. Завдяки ретельному плануванню та реалізації, декоратори можуть значно покращити якість та підтримуваність ваших проєктів на JavaScript. Щасливого кодування!