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Javascript装饰器原理

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共 9149字，需浏览 19分钟

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2021-01-15 08:52

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

会偷懒的程序员，才是优秀的程序员。

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。

本文完〜


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