Decorator:从原理到实践

  • 2019 年 10 月 3 日
  • 筆記

前言

原文链接:Nealyang/personalBlog

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ES6 已经不必在过多介绍，在 ES6 之前，装饰器可能并没有那么重要，因为你只需要加一层 wrapper 就好了，但是现在，由于语法糖 class 的出现，当我们想要去在多个类之间共享或者扩展一些方法的时候，代码会变得错综复杂，难以维护，而这，也正式我们 Decorator 的用武之地。

Object.defineProperty

关于 Object.defineProperty 简单的说，就是该方法可以精准的添加和修改对象的属性

语法

Object.defineProperty(obj,prop,descriptor)

  • ojb:要在其上定义属性的对象
  • prop:要定义或修改的属性的名称
  • descriptor:将被定义或修改的属性描述符

该方法返回被传递给函数的对象

在ES6中，由于 Symbol类型的特殊性，用Symbol类型的值来做对象的key与常规的定义或修改不同，而Object.defineProperty 是定义key为Symbol的属性的方法之一。

通过赋值操作添加的普通属性是可枚举的，能够在属性枚举期间呈现出来（for…in 或 Object.keys 方法）， 这些属性的值可以被改变，也可以被删除。这个方法允许修改默认的额外选项（或配置）。默认情况下，使用 Object.defineProperty() 添加的属性值是不可修改的

属相描述符

对象里目前存在的属性描述符有两种主要形式：数据描述符和存取描述符。数据描述符是一个具有值的属性，该值可能是可写的，也可能不是可写的。存取描述符是由getter-setter函数对描述的属性。描述符必须是这两种形式之一；不能同时是两者。

数据描述符和存取描述符均具有以下可选键值：

configurable

当且仅当该属性的 configurable 为 true 时，该属性描述符才能够被改变，同时该属性也能从对应的对象上被删除。默认为 false

enumerable

当且仅当该属性的enumerable为true时，该属性才能够出现在对象的枚举属性中。默认为 false。

数据描述符同时具有以下可选键值：

value

该属性对应的值。可以是任何有效的 JavaScript 值（数值，对象，函数等）。默认为 undefined。

writable

当且仅当该属性的writable为true时，value才能被赋值运算符改变。默认为 false

存取描述符同时具有以下可选键值：

get

一个给属性提供 getter 的方法，如果没有 getter 则为 undefined。当访问该属性时，该方法会被执行，方法执行时没有参数传入，但是会传入this对象（由于继承关系，这里的this并不一定是定义该属性的对象）。默认为 undefined。

set

一个给属性提供 setter 的方法，如果没有 setter 则为 undefined。当属性值修改时，触发执行该方法。该方法将接受唯一参数，即该属性新的参数值。默认为 undefined。

如果一个描述符不具有value,writable,get 和 set 任意一个关键字，那么它将被认为是一个数据描述符。如果一个描述符同时有(value或writable)和(get或set)关键字，将会产生一个异常

更多使用实例和介绍，参看：MDN

装饰者模式

在看Decorator之前，我们先看下装饰者模式的使用，我们都知道，装饰者模式能够在不改变对象自身基础上，在程序运行期间给对象添加指责。特点就是不影响之前对象的特性，而新增额外的职责功能。

like…this:

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这段比较简单，直接看代码吧：

let Monkey = function () {}  Monkey.prototype.say = function () {    console.log('目前我只是个野猴子');  }  let TensionMonkey = function (monkey) {    this.monkey = monkey;  }  TensionMonkey.prototype.say = function () {    this.monkey.say();    console.log('带上紧箍咒，我就要忘记世间烦恼!');  }  let monkey = new TensionMonkey(new Monkey());  monkey.say();

执行结果：
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Decorator

Decorator其实就是一个语法糖，背后其实就是利用es5的Object.defineProperty(target,name,descriptor),了解Object.defineProperty请移步这个链接:MDN文档

其背后原理大致如下：

class Monkey{    say(){      console.log('目前，我只是个野猴子');    }  }

执行上面的代码，大致代码如下：

Object.defineProperty(Monkey.prototype,'say',{    value:function(){console.log('目前，我只是个野猴子')},    enumerable:false,    configurable:true,    writable:true  })

如果我们利用装饰器来修饰他

class Monkey{  @readonly  say(){console.log('现在我是只读的了')}  }

在这种装饰器的属性，会在Object.defineProperty为Monkey.prototype注册say属性之前，执行以下代码：

let descriptor = {    value:specifiedFunction,    enumerable:false,    configurable:true,    writeable:true  };    descriptor = readonly(Monkey.prototype,'say',descriptor)||descriptor;  Object.defineProperty(Monkey.prototype,'say',descriptor);

从上面的伪代码我们可以看出，Decorator只是在Object.defineProperty为Monkey.prototype注册属性之前，执行了一个装饰函数，其属于一个类对Object.defineProperty的拦截。所以它和Object.defineProperty具有一致的形参：

  • obj：作用的目标对象
  • prop:作用的属性名
  • descriptor:针对该属性的描述符

下面看下简单的使用

在class中的使用

  • 创建一个新的class继承自原有的class，并添加属性
@name  class Person{    sayHello(){      console.log(`hello ,my name is ${this.name}`)    }  }    function name(constructor) {    return class extends constructor{      name="Nealyang"    }  }    new Person().sayHello()  //hello ,my name is Nealyang
  • 针对当前class修改(类似mixin)
@name  @seal  class Person {    sayHello() {      console.log(`hello ,my name is ${this.name}`)    }  }    function name(constructor) {    Object.defineProperty(constructor.prototype,'name',{      value:'一凨'    })  }  new Person().sayHello()    //若修改一个属性    function seal(constructor) {    let descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor(constructor.prototype, 'sayHello')    Object.defineProperty(constructor.prototype, 'sayHello', {      ...descriptor,      writable: false    })  }    new Person().sayHello = 1;// Cannot assign to read only property 'sayHello' of object '#<Person>'

上面说到mixin，那么我就来模拟一个mixin吧

class A {    run() {      console.log('我会跑步!')    }  }    class B {    jump() {      console.log('我会跳!')    }  }    @mixin(A, B)  class C {}    function mixin(...args) {    return function (constructor) {      for (const arg of args) {        for (let key of Object.getOwnPropertyNames(arg.prototype)) {          if (key === 'constructor') continue;          Object.defineProperty(constructor.prototype, key, Object.getOwnPropertyDescriptor(arg.prototype, key));        }      }    }  }    let c = new C();  c.jump();  c.run();  // 我会跳!  // 我会跑步!

截止目前我們貌似写了非常多的代码了，对。。。这篇，为了彻底搞投Decorator，这。。。只是开始。。。

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在class成员中的使用

这类的装饰器的写法应该就是我们最为熟知了，会接受三个参数:

  • 如果装饰器挂载在静态成员上，则会返回构造函数，如果挂载在实例成员上，则返回类的原型
  • 装饰器挂载的成员名称
  • Object.getOwnPropertyDescriptor的返回值

首先，我们明确下静态成员和实例成员的区别

class Model{    //实例成员    method1(){}    method2 = ()=>{}      // 靜態成員    static method3(){}    static method4 = ()=>{}  }

method1 和method2 是实例成员，但是method1存在于prototype上，method2只有实例化对象以后才有。

method3和method4是静态成员，两者的区别在于是否可枚举描述符的设置，我们通过babel转码可以看到：

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上述代码比较乱，简单的可以理解为：

function Model () {    // 成员仅在实例化时赋值    this.method2 = function () {}  }    // 成员被定义在原型链上  Object.defineProperty(Model.prototype, 'method1', {    value: function () {},    writable: true,    enumerable: false,  // 设置不可被枚举    configurable: true  })    // 成员被定义在构造函数上，且是默认的可被枚举  Model.method4 = function () {}    // 成员被定义在构造函数上  Object.defineProperty(Model, 'method3', {    value: function () {},    writable: true,    enumerable: false,  // 设置不可被枚举    configurable: true  })

可以看出，只有method2是在实例化时才赋值的，一个不存在的属性是不会有descriptor的，所以这就是为什么在针对Property Decorator不传递第三个参数的原因，至于为什么静态成员也没有传递descriptor，目前没有找到合理的解释，但是如果明确的要使用，是可以手动获取的。

就像上述的示例，我们针对四个成员都添加了装饰器以后，method1和method2第一个参数就是Model.prototype，而method3和method4的第一个参数就是Model。

class Model {    // 实例成员    @instance    method1 () {}    @instance    method2 = () => {}      // 静态成员    @static    static method3 () {}    @static    static method4 = () => {}  }    function instance(target) {    console.log(target.constructor === Model)  }    function static(target) {    console.log(target === Model)  }

函数、访问器、属性 三者装饰器的使用

  • 函数装饰器的返回值会默认作为属性的value描述符的存在，如果返回为undefined则忽略
class Model {    @log1    getData1() {}    @log2    getData2() {}  }    // 方案一，返回新的value描述符  function log1(tag, name, descriptor) {    return {      ...descriptor,      value(...args) {        let start = new Date().valueOf()        try {          return descriptor.value.apply(this, args)        } finally {          let end = new Date().valueOf()          console.log(`start: ${start} end: ${end} consume: ${end - start}`)        }      }    }  }    // 方案二、修改现有描述符  function log2(tag, name, descriptor) {    let func = descriptor.value // 先获取之前的函数      // 修改对应的value    descriptor.value = function (...args) {      let start = new Date().valueOf()      try {        return func.apply(this, args)      } finally {        let end = new Date().valueOf()        console.log(`start: ${start} end: ${end} consume: ${end - start}`)      }    }  }
  • 访问器的Decorator就是get set前缀函数了，用于控制属性的赋值、取值操作，在使用上和函数装饰器没有任何区别
  class Modal {    _name = 'Niko'      @prefix    get name() { return this._name }  }    function prefix(target, name, descriptor) {    return {      ...descriptor,      get () {        return `wrap_${this._name}`      }    }  }    console.log(new Modal().name) // wrap_Niko
  • 对于属性装饰器是没有descriptor返回的，并且装饰器函数的返回值也会被忽略，如果我们需要修改某一个静态属性，则需要自己获取descriptor
  class Modal {      @prefix      static name1 = 'Niko'    }      function prefix(target, name) {      let descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor(target, name)        Object.defineProperty(target, name, {        ...descriptor,        value: `wrap_${descriptor.value}`      })    }      console.log(Modal.name1) // wrap_Niko

对于一个实例的属性，则没有直接修改的方案，不过我们可以结合着一些其他装饰器来曲线救国。

比如，我们有一个类，会传入姓名和年龄作为初始化的参数，然后我们要针对这两个参数设置对应的格式校验

  const validateConf = {} // 存储校验信息      @validator    class Person {      @validate('string')      name      @validate('number')      age        constructor(name, age) {        this.name = name        this.age = age      }    }      function validator(constructor) {      return class extends constructor {        constructor(...args) {          super(...args)            // 遍历所有的校验信息进行验证          for (let [key, type] of Object.entries(validateConf)) {            if (typeof this[key] !== type) throw new Error(`${key} must be ${type}`)          }        }      }    }      function validate(type) {      return function (target, name, descriptor) {        // 向全局对象中传入要校验的属性名及类型        validateConf[name] = type      }    }      new Person('Niko', '18')  // throw new error: [age must be number]

函数参数装饰器

  const parseConf = {}    class Modal {      @parseFunc      addOne(@parse('number') num) {        return num + 1      }    }      // 在函数调用前执行格式化操作    function parseFunc (target, name, descriptor) {      return {        ...descriptor,        value (...arg) {          // 获取格式化配置          for (let [index, type] of parseConf) {            switch (type) {              case 'number':  arg[index] = Number(arg[index])             break              case 'string':  arg[index] = String(arg[index])             break              case 'boolean': arg[index] = String(arg[index]) === 'true'  break            }              return descriptor.value.apply(this, arg)          }        }      }    }      // 向全局对象中添加对应的格式化信息    function parse(type) {      return function (target, name, index) {        parseConf[index] = type      }    }      console.log(new Modal().addOne('10')) // 11

Decorator 用例

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log

为一个方法添加 log 函数，检查输入的参数

    let log = type => {        return (target,name,decorator) => {          const method = decorator.value;          console.log(method);            decorator.value = (...args) => {            console.info(`${type} 正在进行：${name}(${args}) = ?`);            let result;            try{              result = method.apply(target,args);              console.info(`(${type}) 成功 : ${name}(${args}) => ${result}`);            }catch(err){              console.error(`(${type}) 失败: ${name}(${args}) => ${err}`);            }            return result;          }        }      }        class Math {        @log('add')        add(a, b) {          return a + b;        }      }        const math = new Math();        // (add) 成功 : add(2,4) => 6      math.add(2, 4);

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time

用于统计方法执行的时间:

function time(prefix) {    let count = 0;    return function handleDescriptor(target, key, descriptor) {        const fn = descriptor.value;        if (prefix == null) {        prefix = `${target.constructor.name}.${key}`;      }        if (typeof fn !== 'function') {        throw new SyntaxError(`@time can only be used on functions, not: ${fn}`);      }        return {        ...descriptor,        value() {          const label = `${prefix}-${count}`;          count++;          console.time(label);            try {            return fn.apply(this, arguments);          } finally {            console.timeEnd(label);          }        }      }    }  }

debounce

对执行的方法进行防抖处理

  class Toggle extends React.Component {        @debounce(500, true)      handleClick() {        console.log('toggle')      }        render() {        return (          <button onClick={this.handleClick}>            button          </button>        );      }    }      function _debounce(func, wait, immediate) {          var timeout;          return function () {            var context = this;            var args = arguments;              if (timeout) clearTimeout(timeout);            if (immediate) {                var callNow = !timeout;                timeout = setTimeout(function(){                    timeout = null;                }, wait)                if (callNow) func.apply(context, args)            }            else {                timeout = setTimeout(function(){                    func.apply(context, args)                }, wait);            }        }    }      function debounce(wait, immediate) {      return function handleDescriptor(target, key, descriptor) {        const callback = descriptor.value;          if (typeof callback !== 'function') {          throw new SyntaxError('Only functions can be debounced');        }          var fn = _debounce(callback, wait, immediate)          return {          ...descriptor,          value() {            fn()          }        };      }    }

更多关于 core-decorators 的例子后面再
Nealyang/PersonalBlog中补充，再加注释说明。

参考

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