ES Decorators简介

我跟你说,我最讨厌“简介”这种文章了,要不是语文是体育老师教的,早就换标题了!

Decorators是ECMAScript现在处于Stage 1的一个提案。当然ECMAScript会有很多新的特性,特地介绍这一个是因为它能够在实际的编程中提供很大的帮助,甚至于改变不少功能的设计。

先说说怎么回事

如果光从概念上来介绍的话,官方是这么说的:

Decorators make it possible to annotate and modify classes and properties at design time.

我翻译一下:

装饰器让你可以在设计时对类和类的属性进行注解和修改。

什么鬼,说人话!

所以我们还是用一段代码来看一下好了:

function memoize(target, key, descriptor) {  
    let cache = new Map();
    let oldMethod = descriptor.value;
    descriptor.value = function (...args) {
        let hash = args[0];
        if (cache.has(hash)) {
            return cache.get(hash);
        }
        let value = oldMethod.apply(this, args);
        cache.set(hash, value);
        return value;
    };
}

class Foo {  
    @memoize;
    getFooById(id) {
        // ...
    }
}

别去试上面的代码,瞎写的,估计跑不起来就是了。这个代码的作用其实看函数的命名就能明白,我们要给Foo#getFooById方法加一个缓存,缓存使用第一个参数作为对应的键。

可以看出来,上面代码的重点在于:

  1. 有一个memoize函数。
  2. 在类的某个方法上加了@memoize;这样一个标记。

而这个@memoize就是所谓的Decorator,我称之为装饰器。一个装饰器有以下特点:

  1. 首先它是一个函数。
  2. 这个函数会接收3个参数,分别是targetkeydescriptor,具体的作用后面再说。
  3. 它可以修改descriptor做一些额外的逻辑。

看到了基本用法其实并不能说明什么,我们有几个核心的问题有待说明:

有几种装饰器

现阶段官方说有2种装饰器,但从实际使用上来看是有4种,分别是:

  • 放在class上的“类装饰器”。
  • 放在属性上的“属性装饰器”,这需要配合另一个Stage 0的类属性语法提案,或者只能放在对象字面量上了。
  • 放在方法上的“方法装饰器”。
  • 放在gettersetter上的“访问器装饰器”。

其中类装饰器只能放在class上,而另外3种可以同时放在class和属性或者对象字面量的属性上,比如这样也是可以的:

let foo = {  
    @memoize
    getFooById(id) {
        // ...
    }
};

不过注意放在对象字面量时,装饰器后面不能写分号,这是个比较怪异的问题,后面还会说到更怪异的情况,我也在和提案的作者沟通这是为啥。

之所以这么分,是因为不同情况下,装饰器接收的3个参数代表的意义并不相同。

装饰器的3个参数是什么

装饰器接收3个参数,分别是targetkeydescriptor,他们各自分别是什么值,用一段代码就能很容易表达出来:

function log(target, key, descriptor) {  
    console.log(target);
    console.log(target.hasOwnProperty('constructor'));
    console.log(target.constructor);
    console.log(key);
    console.log(descriptor);
}

class Bar {  
    @log;
    bar() {}
}

// {}
// true
// function Bar() { ...
// bar
// {"enumerable":false,"configurable":true,"writable":true}

这是使用babel转换的JavaScript的输出,从这里可以看到:

  1. key很明显就是当前方法名,我们可以推断出来用于属性的时候就是属性名
  2. descriptor显然是一个PropertyDescriptor,就是我们用于defineProperty时的那个东西。
  3. target确实不是那么容易看出来,所以我用了3行代码。首先这是一个对象,然后是一个有constructor属性的对象,最后constructur指向的是Bar这个函数。所以我们也能推测出来这货就是Bar.prototype没跑了。

那如果装饰器放在对象字面量上,而不是类上呢?这边就不再给代码,直接放结论了:

  1. keydescriptor和放在类属性/方法上一样没变,这当然也不应该变。
  2. targetObject对象,相信我你不会想用这个参数的。

当装饰器放在属性、方法、访问器上时,都符合上面的原则,但放在类上的时候,有一些不同:

  1. keydescriptor不会提供,只有target参数。
  2. target会变成Bar这个方法,而不是其prototype

其实对于属性、方法和访问器,真正有用的就是descriptor,其它几个无视问题也不大就是了。而对于类,由于target是唯一能用的,所以会需要它。

对于这一环节,我们需要特别注意一点,由于target是类的prototype,所以往它上面添加属性是,要注意继承时是会被继承下去的,而子类上再加同样属性又会有覆盖甚至对象、数组同引用混在一起的问题。这和我们平时尽量不在prototype上放对象或者数组的思路是一致的,要避免这一问题。

装饰器在什么时候执行

既然装饰器本身是一个函数,那么自然要有函数被执行的时候。

现阶段,装饰器只能放在一个类或者一个对象上,我们可以用代码看一下什么时候执行:

// 既然装饰器是函数,我当然可以用函数工厂了
function log(message) {  
    return function() {
        console.log(message);
    }
}

console.log('before class');

@log('class Bar')
class Bar {  
    @log('class method bar');
    bar() {}

    @log('class getter alice');
    get alice() {}

    @log('class property bob');
    bob = 1;
}

console.log('after class');

let bar = {  
    @log('object method bar')
    bar() {}
};

输出如下:

before class  
class method bar  
class getter alice  
class property bob  
class Bar  
after class  
object method bar  

从输出上,我们可以看到几个规则:

  • 装饰器是在声明期就起效的,并不需要类进行实例化。类实例化并不会致使装饰器多次执行,因此不会对实例化带来额外的开销。
  • 按编码时的声明顺序执行,并不会将属性、方法、访问器进行重排序。

因为以上这2个规则,我们需要特别注意一点,在装饰器运行时,你所能得到的环境是空的,在Bar.prototype或者Bar上的属性是获取不到的,也就是说整个target里其实只有constructor这一个属性。换句话说,装饰器运行时所有的属性和方法均未定义

descriptor里有啥

我们都知道,PropertyDescriptor的基本内容如下:

  • configurable控制是不是能删、能修改descriptor本身。
  • writable控制是不是能修改值。
  • enumerable控制是不是能枚举出属性。
  • value控制对应的值,方法只是一个value是函数的属性。
  • getset控制访问咕噜的读和写逻辑。

根据装饰器放的位置不同,descriptor参数中就会有上面的这些属性,其中前3个是必然存在的,随后根据放在属性、方法上还是放在访问器上决定是value还是get/set

再说说类属性的情况,由于类属性本身是一个比装饰器更不靠谱的Stage 0的提案,所以情况就会变成2个提案的相互作用了。

当装饰器用于类属性时,descriptor将变成一个叫“类属性描述符”的东西,其区别在于没有valuegetset,且多出一个initializer属性,类型是函数,在类构造函数执行时,initializer返回的值作为属性的值,也就是说一个foo属性对应代码是类似这样的:

class Foo {  
    constructor() {
        let descriptor = Object.getPropertyDescriptor(this, 'foo');
        this.foo = descriptor.initializer.call(this);
    }
}

所以我们也可以写很简单的装饰器:

function randomize(target, key, descriptor) {  
    let raw = descriptor.initializer;
    descriptor.initializer = function() {
        let value = raw.call(this);
        value += '-' + Math.floor(Math.random() * 1e6);
        return value;
    };
}

class Alice {  
    @randomize;
    name = 'alice';
}

console.log((new Alice()).name); // alice-776521  

再说说怎么用

在基本把概念说完后,其实我们并没有说装饰器怎么用,虽然前面有一些代码,但并不能逻辑完善地说明问题。

descriptor的使用

对于属性、方法、访问器的装饰器,真正的作用在于对descriptor这个属性的修改。我们拿一些原始的例子来看,比如你要给一个对象声明一个属性:

let property = {  
    enumerable: false,
    configurable: true,
    value: 3
};

Object.defineProperty(foo, 'foo', property);  

但是我们现在又不高兴了,我们希望这个属性是只读的,OK这是个非常简单的问题:

let property = {  
    writable: false, // 加一行解决问题
    enumerable: false,
    configurable: true,
    value: 3
};

Object.defineProperty(foo, 'foo', property);  

但是有时候,我们面对几百几千个属性,真心不想一个一个写writable: false,看着也不容易明白。或者这个descriptor根本是其他地方给我们的,我们只有defineProperty的权利,无法修改原来的东西,所以我们希望是这样的:

Object.defineProperty(foo, 'foo', readOnly(property));  

通过函数式的编程进行函数转换,既能读代码时就看出来这是只读的,又能用在所有以前的descriptor上而不需要改以前的代码,将“定义”和“使用”分离了开来。

而装饰器无非是将这件事放到了语法的层面上,我们有一个机会在类或者属性、访问器、方法定义的时候去修改它的descriptor,这种对“元数据”的修改使得我们有很大的灵活性,包括但不局限于:

  1. 通过descriptor.value的修改直接给改成不同的值,适用于方法的装饰器。
  2. 通过descriptor.getdescriptor.set修改逻辑,适用于访问器的装饰器。
  3. 通过descriptor.initializer修改属性值,适用于属性的装饰器。
  4. 修改configurablewritableenumerable控制属性本身的特性,常见的就是修改为只读。

装饰器是最后的修改descriptor的机会,再往后如果configurable被设为false的话,就再也没机会去改变这些元数据了。

类装饰器的使用

类装饰器不大一样,因为没有descriptor给你,你唯一能获得的是类本身,也就是一个函数。

但是有了类本身,我们可以做一件事,就是继承:

function countInstance(target) {  
    let counter = new Map();

    return class extends target {
        constructor(...args) {
            super(...args);
            let count = counter.get(target) || 0;
            counter.set(target, count + 1);
        }

        static getInstanceCount() {
            return counter.get(target) || 0;
        }
    };
}


@countInstance
class Bob {  
    // ...
}

new Bob();  
new Bob();

console.log(Bob.getInstanceCount()); // 2  

实际的使用场景

上面的代码可能都很扯谈,谁会有这种奇怪的需求,所以举一些真正实用的代码来看看。

一个比较可能的场合是在制作一个视图类的时候,我们可以:

  • 通过访问器装饰器来声明类属性与DOM元素之间的绑定关系。
  • 通过方法装饰器指定方法处理某个DOM元素的某个事件。
  • 通过类装饰器指定一个类为视图处理类,且在DOMContentLoaded时执行。

参考代码如下,以一个简单的登录表单为例:

const DOM_EVENTS = Symbol('domEvents');

function view(ViewClass) {  
    class AutoView extends ViewClass {
        initialize() {
            super.initialize();

            // 注册所有事件
            for (let {id, type, handler} of this[DOM_EVENTS]) {
                let element = document.getElementById(id);
                element.addEventListener(type, handler, false);
            }
        }
    }

    let executeView = () => {
        let view = new AutoView();
        view.initialize();
    };

    window.addEventListener('DOMConentLoaded', executeView);

    return AutoView;
}

function dom(id) {  
    return function (target, key, descriptor) {
        descriptor.get = () => document.getElementById(id || key);
    };
}

function event(id, type) {  
    return (target, key, descriptor) {
        // 注意target是prototype,所以如果原来已经有了对象要做复制,不能直接污染
        target[DOM_EVENTS] = target.hasOwnProperty(DOM_EVENTS) ? target[DOM_EVENTS].slice() : [];

        target[DOM_EVENTS].push({id, type, handler: descriptor.value});
    };
}

@view
class LoginForm {  
    @dom()
    get username() {}

    @dom()
    get password() {}

    @dom()
    get captcha() {}

    @dom('captcha-code')
    get captchaImage() {}

    @event('form', 'submit')
    [Symbol()](e) {
        let isValid = this.validateForm();
        if (!isValid) {
            e.preventDefault();
        }
    }

    @event('captcha-code', 'click')
    [Symbol()]() {
        // 点击刷新验证码
        this.captchaImage.src = this.captchaImage.src + 'x';
    }

    validateForm() {
        let isValid = true;
        if (!this.username.value.trim()) {
            showError(username, '请输入用户名');
            isValid = false;
        }
        if (!this.password.value.trim()) {
            showError(username, '请输入密码');
            isValid = false;
        }
        if (!this.captcha.value.trim()) {
            showError(username, '请输入验证码');
            isValid = false;
        }
        return isValid;
    }
}

这种编程方式我们经常称之为“声明式编程”,好处是更为直观,且能够通过装饰器等手段复用逻辑。

这只是一个很简单直观的例子,我们用装饰器可以做更多的事,有待在实际开发中慢慢发掘,同时DecorateThis项目给我们做了不少的示范,虽然我觉得这个库提供的装饰器并没有什么卯月……

题外话的概念和坑

到这边基本把装饰器的概念和使用都讲了,我理解有不少FE一时不好接受这些(QWrap那边的人倒应该能非常迅速地接受这种函数式的玩法),后面说一些题外话,主要是装饰器与其它语言类似功能的比较,以及一些坑爹的坑。

和其它语言的比较

大部分开发者都会觉得装饰器这个语法很眼熟,因为我们在Java中有Annotation这个东西,而在C#中也有Attribute这个东西。

所以我说为啥一个语言搞一个东西还要名字不一样啊……我推荐PHP也来一个,就叫GreenHat好了……

不过有些同学可能会受此误导,其实装饰器和Java、C#里的东西不一样。

其区别在于Annotation和Attribute是一种元数据的声明,仅包含信息(数据),而不包含任何逻辑,必须有外部的逻辑来读取这些信息产生分支才有作用,比如@override这个Annotation相对应的逻辑在编译器是实现,而不是在对应的class中实现。

而装饰器,和Python的相同功能同名(赤裸裸的抄袭),其核心是一段逻辑,起源于装饰器设计模式,让你有机会去改变一个方法、属性、类的逻辑,StackOverflow上Python的回答能比较好地解释这个区别。

几个坑

在我看来,装饰器现在有几个坑得注意一下。

首先,语法上很奇怪,特别是在装饰器后面的分号上。属性、访问器、方法的装饰器后面是可以加分号的,并且个人推荐加上,不然你可能遇到这样的问题:

class Foo {  
    @bar
    [1 + 2]() {}
}

上面的代码到底是@bar作为装饰器的方法呢,还是@bar[1 + 2]()后跟着一个空的Block{}呢?

但是,放在类上的装饰器,以及放在对象字面量的属性、访问器、方法上的装饰器,是不能加分号的, 不然就是语法错误。我不明白为啥就不能加分号,以至于这个语法简直精神分裂……

其次,如果你把装饰器用在类的属性上,建议一定加上分号,看看下面的代码:

class Foo {  
    @bar
    foo = 1;
}

想一想如果因为特性比较新,压缩工具一个没做好没给补上分号压成了一行,这是一个怎么样的代码……

总结

我不写总结,就酱。