详解及案例介绍Javascript装饰器原理

JavaScript 2022-07-11
本篇文章给大家带来了关于javascript装饰器原理的相关知识，JavaScript的装饰器可能是借鉴自Python也或许是Java，较为明显的不同的是大部分语言的装饰器必须是一行行分开，而js的装饰器可以在一行中，希望对大家有帮助。

一个以@开头的描述性词语。英语的decorator动词是decorate，装饰的意思。其中词根dek(dec发音)原始印欧语系中意思是“接受”。即，原来的某个事物接受一些新东西（而变得更好）。

从另外一个角度描述，装饰器主要是在被装饰对象的外部起作用，而非入侵其内部发生什么改变。装饰器模式同时也是一种开发模式，其地位虽然弱于MVC、IoC等，但不失为一种优秀的模式。

JavaScript的装饰器可能是借鉴自Python也或许是Java。较为明显的不同的是大部分语言的装饰器必须是一行行分开，而js的装饰器可以在一行中。

装饰器存在的意义

举个例子：我拿着员工卡进入公司总部大楼。因为每个员工所属的部门、级别不同，并不能进入大楼的任何房间。每个房间都有一扇门；那么，公司需要安排每个办公室里至少一个人关于验证来访者的工作：

  1. 先登记来访者

  2. 验证是否有权限进入，如果没有则要求其离开

  3. 记录其离开时间

还有一个选择方式，就是安装电子门锁，门锁只是将员工卡的信息传输给机房，由特定的程序验证。

前者暂且称之为笨模式，代码如下：

function A101(who){  
record(who,new Date(),'enter');  
if (!permission(who)) {    
record(who,new Date(),'no permission')    
return void;  
}  // 继续执行  
doSomeWork();  
record(who,new Date(),'leave')}
function A102(who){record(who,new Date(),'enter');  
if (!permission(who)) {    
record(who,new Date(),'no permission')    
return void;  }  
// 继续执行  
doSomeWork();  
record(who,new Date(),'leave')}
// ...

有经验的大家肯定第一时间想到了，把那些重复语句封装为一个方法，并统一调用。是的，这样可以解决大部分问题，但是还不够“优雅”。同时还有另外一个问题，如果“房间”特别多，又或者只有大楼奇数号房间要验证偶数不验证，那岂不是很“变态”？如果使用装饰器模式来做，代码会如下面这样的：

@verify(who)class Building {  
@verify(who)  A101(){/*...*/}  
@verify(who)  A102(){/*...*/}  
//...}

verify是验证的装饰器，而其本质就是一组函数。

JavaScript装饰器

正如先前的那个例子，装饰器其实本身就是一个函数，它在执行被装饰的对象之前先被执行。

在JavaScript中，装饰器的类型有：

  • 类

  • 存取方法（属性的get和set）

  • 字段

  • 方法

  • 参数

由于目前装饰器概念还处于提案阶段，不是一个正式可用的js功能，所以想要使用这个功能，不得不借助翻译器工具，例如Babel工具或者TypeScript编译JS代码转后才能被执行。我们需要先搭建运行环境，配置一些参数。（以下过程，假设已经正确安装了NodeJS开发环境以及包管理工具）

cd project && npm initnpm i -D @babel/cli @babel/core @babel/plugin-proposal-class-properties @babel/plugin-proposal-decorators @babel/preset-env babel-plugin-parameter-decorator

创建一个.babelrc配置文件，如下：

{  presets: [@babel/preset-env],  plugins: [    
[@babel/plugin-proposal-decorators, { legacy: true }],    
[@babel/plugin-proposal-class-properties, { loose: true }],    
babel-plugin-parameter-decorator  ]}

利用下面的转换命令，我们可以得到ES5的转换程序：

npx babel source.js --out-file target.js

类装饰器

创建一个使用装饰器的JS程序decorate-class.js

@classDecoratorclass Building {  
constructor() {    
this.name = company;  
}}
const building = new Building();
function classDecorator(target) {  
console.log(target, target);}

以上是最最简单的装饰器程序，我们利用babel将其“翻译”为ES5的程序，然后再美化一下后得到如下程序。

use strict;
var _class;
function _classCallCheck(instance, Constructor) {  
if (!(instance instanceof Constructor)) {    
throw new TypeError(Cannot call a class as a function);  
}}
var Building =  classDecorator(    
(_class = function Building() {      
_classCallCheck(this, Building);
      this.name = company;    
      })  ) || _class;
var building = new Building();
function classDecorator(target) {  
console.log(target, target);}

第12行就是在类生成过程中，调用函数形态的装饰器，并将构造函数（类本身）送入其中。同样揭示了装饰器的第一个参数是类的构造函数的由来。

方法 (method)装饰器

稍微修改一下代码，依旧是尽量保持最简单：

class Building {  constructor() {    
this.name = company;  
}  
@methodDecorator  
openDoor() {    
console.log(The door being open);  
}}
const building = new Building();
function methodDecorator(target, property, descriptor) {  
console.log(target, target);  
if (property) {    
console.log(property, property);  
}  
if (descriptor) {    
console.log(descriptor, descriptor);  
}  
console.log(=====end of decorator=========);
}

然后转换代码，可以发现，这次代码量突然增大了很多。排除掉_classCallCheck、_defineProperties和_createClass三个函数，关注_applyDecoratedDescriptor函数：

function _applyDecoratedDescriptor(  target,  property,  decorators,  descriptor,  context) {  
var desc = {};  
Object.keys(descriptor).forEach(function (key) {    
desc[key] = descriptor[key];  
});  
desc.enumerable = !!desc.enumerable;  
desc.configurable = !!desc.configurable;  
if (value in desc || desc.initializer) {    
desc.writable = true;  
}  
desc = decorators    .slice()    .reverse()    .reduce(function (desc, decorator) {      
return decorator(target, property, desc) || desc;    
}, desc);  
if (context && desc.initializer !== void 0) {    
desc.value = desc.initializer ? desc.initializer.call(context) : void 0;    
desc.initializer = undefined;  
}  
if (desc.initializer === void 0) {    
Object.defineProperty(target, property, desc);    
desc = null;  
}  
return desc;}

它在生成构造函数之后，执行了这个函数，特别注意，这个装饰器函数是以数组形式的参数传递的。然后到上述代码的17~22行，将装饰器逐个应用，其中对装饰器的调用就在第21行。

它发送了3个参数，target指类本身。property指方法名（或者属性名），desc是可能被先前装饰器被处理过的descriptor，如果是第一次循环或只有一个装饰器，那么就是方法或属性本身的descriptor。

存取器(accessor)装饰

JS关于类的定义中，支持get和set关键字针对设置某个字段的读写操作逻辑，装饰器也同样支持这类方法的操作。

class Building {  
constructor() {    
this.name = company;  
}  
@propertyDecorator  get roomNumber() {    
return this._roomNumber;  
}
  _roomNumber = ;  
  openDoor() {    
  console.log(The door being open);  
  }}

有心的读者可能已经发现了，存取器装饰的代码与上面的方法装饰代码非常接近。关于属性 get和set方法，其本身也是一种方法的特殊形态。所以他们之间的代码就非常接近了。

属性装饰器

继续修改源代码：

class Building {  
constructor() {    
this.name = company;  
}  
@propertyDecorator  roomNumber = ;
}
const building = new Building();
function propertyDecorator(target, property, descriptor) {  
console.log(target, target);  
if (property) {    
console.log(property, property);  
}  
if (descriptor) {    
console.log(descriptor, descriptor);  
}  
console.log(=====end of decorator=========);
}

转换后的代码，还是与上述属性、存取器的代码非常接近。但除了_applyDecoratedDescriptor外，还多了一个_initializerDefineProperty函数。这个函数在生成构造函数时，将声明的各种字段绑定给对象。

参数装饰器

参数装饰器的使用位置较之前集中装饰器略有不同，它被使用在行内。

class Building {  
constructor() {    
this.name = company;  
}  
openDoor(@parameterDecorator num, @parameterDecorator zoz) {    
console.log(`${num} door being open`);  
}}
const building = new Building();
function parameterDecorator(target, property, key) {  
console.log(target, target);  
if (property) {    
console.log(property, property);  
}  
if (key) {    
console.log(key, key);  
}  
console.log(=====end of decorator=========);
}

转换后的代码区别就比较明显了，babel并没有对其生成一个特定的函数对其进行特有的操作，而只在创建完类（构造函数）以及相关属性、方法后直接调用了开发者自己编写的装饰器函数：

var Building = /*#__PURE__*/function () {  
function Building() {    
_classCallCheck(this, Building);
    this.name = company;  
    }
  _createClass(Building, [{    key: openDoor,    value: function openDoor(num, zoz) {      console.log(.concat(num,  door being open));    }  }]);
  parameterDecorator(Building.prototype, openDoor, 1);  parameterDecorator(Building.prototype, openDoor, 0);  return Building;}();

装饰器应用

使用参数——闭包

以上所有的案例，装饰器本身均没有使用任何参数。然实际应用中，经常会需要有特定的参数需求。我们再回到一开头的例子中verify(who)，其中需要传入一个身份变量。哪又怎么做？我们少许改变一下类装饰器的代码：

const who = Django;@classDecorator(who)class Building {
  constructor() { 
     this.name = company; 
      }}

转换后得到

// ...var who = Django;var Building =  ((_dec = classDecorator(who)),  _dec(    
(_class = function Building() {      
_classCallCheck(this, Building);
      this.name = company;    
      })  
      ) || _class);
      // ...

请注意第4第5行，它先执行了装饰器，然后再用返回值将类（构造函数）送入。相对应的，我们就应该将构造函数写成下面这样：

function classDecorator(people) {  
console.log(`hi~ ${people}`);  
return function (target) {    
console.log(target, target);  
};
}

同样的，方法、存取器、属性和参数装饰器均是如此。

装饰器包裹方法

到此，我们已经可以将装饰器参数与目标对象结合起来，进行一些逻辑类的操作。那么再回到文章的开头的例子中：需求中要先验证来访者权限，然后记录，最后在来访者离开时再做一次记录。此时需要监管对象方法被调用的整个过程。

请大家留意那个方法装饰器的descriptor，我们可以利用这个对象来“重写”这个方法。

class Building {  
constructor() {    
this.name = company;  
}
  @methodDecorator(Gate)  
  openDoor(firstName, lastName) {    
  return `The door will be open, when ${firstName} ${lastName} is walking into the ${this.name}.`;  
  }}
let building = new Building();console.log(building.openDoor(django, xiang));
function methodDecorator(door) {  
return function (target, property, descriptor) {    
let fn = descriptor.value;    
descriptor.value = function (...args) {      
let [firstName, lastName] = args;      
console.log(`log: ${firstName}, who are comming.`);      
// verify(firstName,lastName)      
let result = Reflect.apply(fn, this, [firstName, lastName]);      
console.log(`log: ${result}`);  
    console.log(`log: ${firstName}, who are leaving.`);      
    return result;    
    };    
    return descriptor;  
    };}

代码第17行，将原方法暂存；18行定义一个新的方法，20～25行，记录、验证和记录离开的动作。

log: Django, who are comming.log: The door will be open, when Django Xiang is walking in to the company.log: Django, who are leaving.The door will be open, when Django Xiang is walking in to the company

装饰顺序

通过阅读转换后的代码，我们知道装饰器工作的时刻是在类被实例化之前，在生成之中完成装饰函数的动作。那么，如果不同类型的多个装饰器同时作用，其过程是怎样的？我们将先前的案例全部整合到一起看看：

const who = Django;@classDecorator(who)class Building {  
constructor() {    
this.name = company;  
}
  @propertyDecorator  roomNumber = ;
  @methodDecorator  openDoor(@parameterDecorator num) {    
  console.log(`${num} door being open`);  
  }
  @accessorDecorator  get roomNumber() {    
  return this._roomNumber;  
  }}
const building = new Building();
function classDecorator(people) {  
console.log(`class decorator`);  
return function (target) {    
console.log(target, target);  
};}
function methodDecorator(target, property, descriptor) {  
console.log(method decorator);}
function accessorDecorator(target, property, descriptor) {  
console.log(accessor decorator);}
function propertyDecorator(target, property, descriptor) {  
console.log(property decoator);}
function parameterDecorator(target, property, key) {  
console.log(parameter decorator);}

  1. class decorator

  2. parameter decorator

  3. property decoator

  4. method decorator

  5. accessor decorator

还可以通过阅读转换后的源代码得到执行顺序：

  1. 类装饰器（在最外层）

  2. 参数装饰器（在生成构造函数最里层）

  3. 按照出现的先后顺序的：属性、方法和存取器

总结

装饰器是一种优雅的开发模式，极大的方便了开发者编码过程，同时提升了代码的可读性。我们在使用装饰器开发时，还是非常有必要了解其运行机理。

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