Декораторы JavaScript: подробное руководство

В этой статье мы углубимся в декораторы в JavaScript: что это такое, как они работают, для чего они полезны и как их использовать. Мы рассмотрим композицию декораторов, декораторы параметров, асинхронные декораторы, создание пользовательских декораторов, использование декораторов в различных средах, фабрики декораторов, а также плюсы и минусы декораторов JavaScript.

Что такое декораторы в JavaScript?

Декоратор — это функция, которая добавляет некоторые сверхвозможности к существующему методу. Он позволяет модифицировать поведение объекта — не меняя его исходный код, но расширяя его функциональность.

Декораторы отлично подходят для улучшения читаемости кода, удобства сопровождения и возможности повторного использования. В JavaScript декораторы — это функции, которые могут изменять классы, методы, свойства или даже параметры. Они предоставляют возможность добавлять поведение или метаданные к различным частям вашего кода без изменения исходного кода.

Декораторы обычно используются с классами и имеют префикс символа @:

// A simple decorator
function log(target, key, descriptor) {
  console.log(`Logging ${key} function`);
  return descriptor;
}

class Example {
  @log
  greet() {
    console.log("Hello, world!");
  }
}

const example = new Example();
example.greet(); // Logs "Logging greet function" and "Hello, world!"

Приведенный выше код демонстрирует, как декоратор может изменить поведение метода класса, регистрируя сообщение перед выполнением метода.

Композиция декоратора

Декораторы обладают мощными возможностями композиции и вложенности. Это означает, что мы можем применить несколько декораторов к одному и тому же фрагменту кода, и они будут выполняться в определенном порядке. Это помогает в создании сложных и модульных приложений.

Пример композиции декоратора

Давайте рассмотрим случай использования, когда к одному и тому же коду применяются несколько декораторов. Рассмотрим веб-приложение, в котором мы хотим ограничить доступ к определенным маршрутам на основе уровней аутентификации и авторизации пользователя. Мы можем добиться этого, составив такие декораторы:

@requireAuth
@requireAdmin
class AdminDashboard {
  // ...
}

Здесь requireAuthи requireAdminдекораторы, которые обеспечивают аутентификацию пользователя и наличие прав администратора перед доступом к файлу AdminDashboard.

Декораторы параметров

Декораторы параметров позволяют нам изменять параметры метода. Они менее распространены, чем другие типы декораторов, но могут быть полезны в определенных ситуациях, например, при проверке или преобразовании аргументов функции.

Пример декоратора параметров

Вот пример декоратора параметра, который гарантирует, что параметр функции находится в указанном диапазоне:

function validateParam(min, max) {
  return function (target, key, index) {
    const originalMethod = target[key];
    target[key] = function (...args) {
      const arg = args[index];
      if (arg < min || arg > max) {
        throw new Error(`Argument at index ${index} is out of range.`);
      }
      return originalMethod.apply(this, args);
    };
  };
}

class MathOperations {
  @validateParam(0, 10)
  multiply(a, b) {
    return a * b;
  }
}

const math = new MathOperations();
math.multiply(5, 12); // Throws an error

В коде определяется декоратор с именем, validateParamприменяемый к методу, вызываемому multiplyв MathOperationsклассе. Декоратор validateParamпроверяет, попадают ли параметры метода умножения в указанный диапазон (от 0 до 10). Когда метод умножения вызывается с аргументами 5и 12, декоратор обнаруживает, что это 12выходит за пределы диапазона, и выдает ошибку.

Асинхронные декораторы

Асинхронные декораторы обрабатывают асинхронные операции в современных приложениях JavaScript. Они полезны при работе с async/await и промисами.

Пример асинхронного декоратора

Рассмотрим сценарий, в котором мы хотим ограничить частоту вызовов определенного метода. Мы можем создать @throttleдекоратор:

function throttle(delay) {
  let lastExecution = 0;
  return function (target, key, descriptor) {
    const originalMethod = descriptor.value;
    descriptor.value = async function (...args) {
      const now = Date.now();
      if (now - lastExecution >= delay) {
        lastExecution = now;
        return originalMethod.apply(this, args);
      } else {
        console.log(`Method ${key} throttled.`);
      }
    };
  };
}

class DataService {
  @throttle(1000)
  async fetchData() {
    // Fetch data from the server
  }
}

const dataService = new DataService();
dataService.fetchData(); // Executes only once per second

Здесь определенный декоратор throttleприменяется к fetchDataметоду в DataServiceклассе. Декоратор дроссельной заслонки гарантирует, что fetchDataметод выполняется только один раз в секунду. Если он вызывается чаще, декоратор регистрирует сообщение, указывающее, что метод был ограничен.

Этот код демонстрирует, как декораторы могут контролировать скорость вызова метода, что может быть полезно в таких сценариях, как ограничение скорости запросов API.

Создание пользовательских декораторов

Хотя JavaScript предоставляет некоторые встроенные декораторы, такие как @deprecatedили @readonly, в некоторых случаях нам необходимо создавать собственные декораторы, адаптированные к конкретным требованиям нашего проекта.

Пользовательские декораторы — это определяемые пользователем функции, которые изменяют поведение или свойства классов, методов, свойств или параметров в коде JavaScript. Эти декораторы инкапсулируют и повторно используют определенные функции или последовательно обеспечивают соблюдение определенных соглашений во всей нашей кодовой базе.

Примеры пользовательских декораторов

Декораторы идут с этим @символом. Давайте создадим собственный декоратор, который записывает сообщение до и после выполнения метода. Этот декоратор поможет проиллюстрировать базовую структуру пользовательских декораторов:

function logMethod(target, key, descriptor) {
  const originalMethod = descriptor.value; // Save the original method

  // Redefine the method with custom behavior
  descriptor.value = function (...args) {
    console.log(`Before ${key} is called`);
    const result = originalMethod.apply(this, args);
    console.log(`After ${key} is called`);
    return result;
  };

  return descriptor;
}

class Example {
  @logMethod
  greet() {
    console.log("Hello, world!");
  }
}

const example = new Example();
example.greet();

В этом примере мы определили logMethodдекоратор, который оборачивает метод приветствия класса Example. Декоратор регистрирует сообщение до и после выполнения метода, улучшая поведение методаприветствия без изменения его исходного кода.

Давайте возьмем другой пример — собственный @measureTimeдекоратор, который регистрирует время выполнения метода:

function measureTime(target, key, descriptor) {
  const originalMethod = descriptor.value;
  descriptor.value = function (...args) {
    const start = performance.now();
    const result = originalMethod.apply(this, args);
    const end = performance.now();
    console.log(`Execution time for ${key}: ${end - start} milliseconds`);
    return result;
  };
  return descriptor;
}

class Timer {
  @measureTime
  heavyComputation() {
    // Simulate a heavy computation
    for (let i = 0; i < 1000000000; i++) {}
  }
}

const timer = new Timer();
timer.heavyComputation(); // Logs execution time

Приведенный выше код определяет собственный декоратор с именем measureTimeи применяет его к методу внутри Timerкласса. Этот декоратор измеряет время выполнения декорированного метода. Когда мы вызываем heavyComputationметод, декоратор записывает время начала, запускает вычисления, записывает время окончания, вычисляет прошедшее время и записывает его в консоль.

Этот код демонстрирует, как декораторы добавляют к методам функции мониторинга производительности и синхронизации, которые могут быть полезны для оптимизации кода и выявления узких мест.

Варианты использования пользовательских функций декоратора

Пользовательские декораторы могут предоставлять различные функции, такие как проверка, аутентификация, ведение журнала или измерение производительности. Вот несколько вариантов использования:

• Валидация. Мы можем создавать декораторы для проверки аргументов метода, гарантируя, что они соответствуют определенным критериям, как показано в предыдущем примере с проверкой параметров.
• Аутентификация и авторизация. Декораторы можно использовать для обеспечения соблюдения правил контроля доступа и авторизации, что позволяет нам защищать маршруты или методы.
• Кэширование. Декораторы могут реализовать механизмы кэширования для эффективного хранения и извлечения данных, сокращая ненужные вычисления.
• Ведение журнала. Декораторы могут регистрировать вызовы методов, показатели производительности или ошибки, помогая отладке и мониторингу.
• Мемоизация. Декораторы мемоизации могут кэшировать результаты функций для определенных входных данных, повышая производительность повторяющихся вычислений.
• Механизм повторной попытки. Мы можем создать декораторы, которые автоматически повторяют метод определенное количество раз в случае неудачи.
• Обработка событий. Декораторы могут инициировать события до и после выполнения метода, что позволяет использовать архитектуры, управляемые событиями.

Декораторы в разных фреймворках

Фреймворки и библиотеки JavaScript, такие как Angular, React и Vue.js, имеют свои соглашения об использовании декораторов. Понимание того, как работают декораторы в этих средах, помогает нам создавать более качественные приложения.

Angular: широкое использование декораторов

Angular, комплексная интерфейсная среда, в значительной степени полагается на декораторы для определения различных областей компонентов, сервисов и многого другого. Вот некоторые декораторы в Angular:

• @Component. Используется для определения компонента с указанием метаданных, таких как селектор, шаблон и стили компонента:

@Component({
  selector: "app-example",
  template: "<p>Example component</p>",
})
class ExampleComponent {}

• @Injectable. Отмечает класс как сервис, который может быть внедрен в другие компоненты и сервисы:

@Injectable()
class ExampleService {}

• @Inputи @Output. Эти декораторы позволяют нам определять входные и выходные свойства компонентов, облегчая взаимодействие между родительскими и дочерними компонентами:

@Input() title: string;
@Output() notify: EventEmitter<string> = new EventEmitter();

Декораторы Angular улучшают организацию кода, упрощая создание сложных приложений с четкой и структурированной архитектурой.

React: компоненты высшего порядка

React — популярная библиотека JavaScript. В отличие от Angular, в нем нет встроенных декораторов. Однако в React появилась концепция, известная как компоненты высшего порядка (HOC), которые действуют как форма декоратора. HOC — это функции, которые принимают компонент и возвращают новый расширенный компонент. Они работают для повторного использования кода, абстракции состояний и манипулирования реквизитами.

Вот пример HOC, который регистрирует, когда компонент визуализируется:

function withLogger(WrappedComponent) {
  return class extends React.Component {
    render() {
      console.log("Rendering", WrappedComponent.name);
      return <WrappedComponent {...this.props} />;
    }
  };
}

const EnhancedComponent = withLogger(MyComponent);

В этом примере withLogger— компонент более высокого порядка, который регистрирует рендеринг любого компонента, который он обертывает. Это способ улучшить компоненты дополнительным поведением без изменения их исходного кода.

Vue.js: варианты компонентов с декораторами

Vue.js — еще одна популярная среда JavaScript для создания пользовательских интерфейсов. Хотя Vue.js изначально не поддерживает декораторы, некоторые проекты и библиотеки позволяют нам использовать декораторы для определения параметров компонента.

Вот пример определения компонента Vue с использованием vue-class-componentбиблиотеки с декораторами:

javascriptCopy code
import { Component, Prop, Vue } from 'vue-class-component';

@Component
class MyComponent extends Vue {
  @Prop() title: string;
  data() {
    return { message: 'Hello, world!' };
  }
}

В этом примере @Componentдекоратор используется для определения компонента Vue, а @Propдекоратор используется для создания свойства компонента.

Фабрики декораторов

Фабрики декораторов — это функции, которые возвращают функции декоратора. Вместо непосредственного определения декоратора мы создаем функцию, которая генерирует декораторы на основе передаваемых нами аргументов. Это позволяет настраивать поведение декораторов, делая их универсальными и многоразовыми.

Общая структура фабрики декораторов выглядит следующим образом:

function decoratorFactory(config) {
  return function decorator(target, key, descriptor) {
    // Customize the behavior of the decorator based on the 'config' argument.
    // Modify the 'descriptor' or take other actions as needed.
  };
}

Вот decoratorFactoryфабричная функция декоратора, принимающая configаргумент. Он возвращает функцию-декоратор, которая может изменять цель, ключ или дескриптор на основе предоставленной конфигурации.

Давайте попробуем другой пример — фабрику декораторов, которая регистрирует сообщения с разными уровнями серьезности:

function logWithSeverity(severity) {
  return function (target, key, descriptor) {
    const originalMethod = descriptor.value;
    descriptor.value = function (...args) {
      console.log(`[${severity}] ${key} called`);
      return originalMethod.apply(this, args);
    };
  };
}

class Logger {
  @logWithSeverity("INFO")
  info() {
    // Log informational message
  }

  @logWithSeverity("ERROR")
  error() {
    // Log error message
  }
}

const logger = new Logger();
logger.info(); // Logs "[INFO] info called"
logger.error(); // Logs "[ERROR] error called"

В приведенном выше коде пользовательские декораторы используются для улучшения методов внутри Loggerкласса. Эти декораторы производятся фабрикой декораторов под названием logWithSeverity. При применении к методам они регистрируют сообщения с определенными уровнями серьезности перед выполнением исходного метода. В этом случае методы infoи errorкласса Loggerпредназначены для регистрации сообщений с уровнями серьезности INFOи ERRORсоответственно. Когда мы вызываем эти методы, декоратор регистрирует сообщения, указывающие вызов метода и уровни их серьезности.

Этот код демонстрирует, как фабрики декораторов могут создавать настраиваемые декораторы для добавления поведения к методам, например ведения журнала, без изменения исходного кода.

Практические примеры использования фабрик декораторов

Фабрики декораторов особенно полезны для создания декораторов с различными настройками, условиями или поведением. Вот несколько практических вариантов использования фабрик-декораторов:

• Декораторы проверки. Мы можем создать фабрику декораторов проверки для создания декораторов, которые проверяют определенные условия для параметров метода. Например, @validateParamфабрика декораторов может применять разные правила для разных параметров, таких как минимальные и максимальные значения:

function validateParam(min, max) {
  return function (target, key, descriptor) {
    // Validate the parameter using 'min' and 'max' values.
  };
}

class MathOperations {
  @validateParam(0, 10)
  multiply(a, b) {
    return a * b;
  }
}

• Журналирование декораторов. Фабрики декораторов могут генерировать декораторы журналирования с разными уровнями журналирования или местами назначения. Например, мы можем создать @logWithSeverityфабрику декораторов, которая регистрирует сообщения с различными уровнями серьезности:

function logWithSeverity(severity) {
  return function (target, key, descriptor) {
    // Log messages with the specified 'severity'.
  };
}

class Logger {
  @logWithSeverity("INFO")
  info() {
    // Log informational messages.
  }

  @logWithSeverity("ERROR")
  error() {
    // Log error messages.
  }
}

• Условные декораторы. Фабрики декораторов позволяют нам создавать условные декораторы, которые применяют декорированное поведение только при определенных обстоятельствах. Например, мы могли бы создать @conditionallyExecuteфабрику декораторов, которая проверяет условие перед выполнением метода:

function conditionallyExecute(shouldExecute) {
  return function (target, key, descriptor) {
    if (shouldExecute) {
      // Execute the method.
    } else {
      // Skip execution.
    }
  };
}

class Example {
  @conditionallyExecute(false)
  someMethod() {
    // Conditionally execute this method.
  }
}

Преимущества фабрик-декораторов

Некоторые из преимуществ фабрик-декораторов включают в себя:

• Конфигурируемость. Фабрики декораторов позволяют нам определять декораторы с различными конфигурациями, адаптируя их к различным вариантам использования.
• Многоразовое использование. Создав фабрику декораторов, мы можем повторно использовать ее в нашей кодовой базе, генерируя согласованное поведение.
• Чистый код. Фабрики декораторов помогают поддерживать чистоту нашей кодовой базы, инкапсулируя определенное поведение и создавая более модульную структуру.
• Динамизм. Динамичный характер фабрик-декораторов делает их адаптируемыми для сложных приложений с различными требованиями.

Плюсы и минусы декораторов в JavaScript

Декораторы JavaScript, несмотря на свою мощь, имеют свои плюсы и минусы оптимизации, о которых следует знать разработчикам.

Плюсы оптимизации декоратора JavaScript

• Повторное использование кода. Декораторы способствуют повторному использованию кода для решения общих сквозных задач. Вместо того, чтобы писать одну и ту же логику в нескольких местах, мы можем инкапсулировать ее в декораторе и применять там, где это необходимо. Это уменьшает дублирование кода, упрощая обслуживание и обновления.
• Читабельность. Декораторы могут улучшить читаемость кода, разделив задачи. Когда декораторы используются для управления журналированием, проверкой или другими неосновными функциями, становится легче сосредоточиться на основной логике класса или метода.
• Модульность. Декораторы способствуют модульности нашей кодовой базы. Мы легко создаем и независимо поддерживаем декораторы, а также лучше добавляем или удаляем функциональность, не затрагивая основную реализацию.
• Оптимизация производительности. Декораторы могут оптимизировать производительность, позволяя нам кэшировать дорогостоящие вызовы функций, как это видно в декораторах мемоизации. Это может значительно сократить время выполнения, когда одни и те же входные данные приводят к одинаковым выходным результатам.
• Тестирование и отладка. Декораторы могут быть полезны при тестировании и отладке. Мы можем создавать декораторы, которые регистрируют вызовы методов и их аргументы, помогая выявлять и устранять проблемы во время разработки, а также устранять неполадки в рабочей среде.

Минусы оптимизации декоратора JavaScript

• Накладные расходы. Использование декораторов может привести к увеличению накладных расходов в нашей кодовой базе, если мы применяем несколько декораторов к одной и той же функции или классу. Каждый декоратор может добавлять дополнительный код, который выполняется до или после исходной функции. Это может повлиять на производительность, особенно в приложениях, критичных ко времени.
• Сложность. По мере роста нашей кодовой базы использование декораторов может усложнить работу. Декораторы часто объединяют несколько функций в цепочку, и понимание порядка выполнения может оказаться сложной задачей. Отладка такого кода также может быть более сложной.
• Техническое обслуживание. Хотя декораторы могут способствовать повторному использованию кода, они также могут усложнить поддержку кодовой базы, если она используется чрезмерно. Разработчикам следует быть осторожными и не создавать чрезмерных декораторов, которые могут привести к путанице и трудностям с отслеживанием изменений поведения.
• Ограниченная поддержка браузеров. Декораторы JavaScript по-прежнему доступны и не полностью поддерживаются во всех браузерах. Чтобы использовать декораторы в производстве, нам, возможно, придется полагаться на транспиляторы, такие как Babel, которые могут усложнить процесс сборки.

Заключение

В этой статье представлено углубленное исследование декораторов в JavaScript. Декораторы — это функции, которые улучшают поведение существующих методов, классов, свойств или параметров простым/модульным способом. Они используются для добавления функциональности или метаданных в код без изменения его источника.

Учитывая представленную здесь информацию, разумно используйте декораторы при разработке на JavaScript.

Часто задаваемые вопросы о декораторах в JavaScript

Что такое декораторы в JavaScript?

Декораторы — это предлагаемая функция JavaScript, которая позволяет добавлять метаданные или поведение к классам, методам и свойствам. Они применяются с использованием @decoratorсинтаксиса.

Почему декораторы полезны в JavaScript?

Декораторы помогают разделить задачи и улучшить читаемость кода. Они позволяют вам добавлять функции или возможности в ваш код, не загромождая основную логику ваших классов.

Каковы наиболее распространенные варианты использования декораторов в JavaScript?

Декораторы можно использовать для различных целей, включая ведение журнала, проверку, авторизацию, кэширование и внедрение зависимостей. Они особенно полезны в таких средах, как Angular и TypeScript.

Какие популярные библиотеки или фреймворки используют декораторы?

Angular — это известная платформа, которая широко использует декораторы для определения компонентов, сервисов и многого другого. Mobx, библиотека управления состоянием, также использует декораторы для определения наблюдаемых данных.

Существуют ли альтернативы декораторам для достижения аналогичной функциональности в JavaScript?

Хотя декораторы — это удобный способ добавления метаданных и поведения, аналогичных результатов можно добиться, используя функции более высокого порядка, примеси и другие шаблоны проектирования в JavaScript.