Metaprogramming ใน JavaScript คืออะไร? เป็นภาษาอังกฤษ.

JavaScript มีคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากมายที่นักพัฒนาส่วนใหญ่รู้จัก ในขณะเดียวกันก็มีอัญมณีที่ซ่อนอยู่ซึ่งสามารถแก้ปัญหาที่ท้าทายได้หากคุณรู้ทัน

Metaprogramming ใน JavaScript เป็นแนวคิดหนึ่งที่พวกเราหลายคนอาจไม่คุ้นเคย ในบทความนี้เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับ Metaprogramming และประโยชน์ของเรา

ด้วย ES6 (ECMAScript 2015) เรามีการสนับสนุนReflectและProxyอ็อบเจ็กต์ที่ช่วยให้เราทำการ Metaprogramming ได้อย่างง่ายดาย ในบทความนี้เราจะเรียนรู้วิธีการใช้งานพร้อมตัวอย่าง

Metaprogramming คืออะไร?

Metaprogrammingไม่มีอะไรน้อยไปกว่าความมหัศจรรย์ในการเขียนโปรแกรม ! แล้วการเขียนโปรแกรมที่อ่านแก้ไขวิเคราะห์และแม้แต่สร้างโปรแกรมล่ะ? นั่นฟังดูเป็นเวทมนตร์และทรงพลังไม่ใช่เหรอ?

นี่คือวิธีที่ฉันจะอธิบาย Metaprogramming ในฐานะนักพัฒนาที่ใช้มันตลอดเวลา:

Metaprogrammingเป็นเทคนิคการเขียนโปรแกรมที่โปรแกรมคอมพิวเตอร์มีความสามารถในการปฏิบัติต่อโปรแกรมอื่นเป็นข้อมูล ซึ่งหมายความว่าโปรแกรมสามารถออกแบบมาเพื่ออ่านสร้างวิเคราะห์หรือเปลี่ยนแปลงโปรแกรมอื่น ๆ และแม้แต่ปรับเปลี่ยนตัวเองขณะทำงาน

พูดง่ายๆคือ Metaprogramming เกี่ยวข้องกับการเขียนโค้ดที่สามารถทำได้

  • สร้างรหัส
  • จัดการโครงสร้างภาษาในขณะรัน ปรากฏการณ์นี้เป็นที่รู้จักกันหรือReflective MetaprogrammingReflection

Reflection ใน Metaprogramming คืออะไร?

Reflectionเป็นสาขาหนึ่งของ Metaprogramming การสะท้อนกลับมีสามสาขาย่อย:

  1. Introspection : Code สามารถตรวจสอบตัวเองได้ ใช้เพื่อค้นหาข้อมูลระดับต่ำมากเกี่ยวกับโค้ด
  2. การปรับเปลี่ยนตนเอง : ตามชื่อที่แนะนำรหัสสามารถแก้ไขตัวเองได้
  3. ขอร้อง : ดำเนินการในนามของคนอื่น สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการห่อการดักจับการสกัดกั้น

ES6 ทำให้เรามีReflectวัตถุ (aka สะท้อนให้เห็นถึง API) Introspectionเพื่อให้บรรลุ Proxyวัตถุของ ES6 Intercessionช่วยให้เราด้วย เราจะไม่พูดมากเกินไป   Self-Modificationเพราะเราต้องการอยู่ห่างจากมันให้มากที่สุด

รอสักครู่! เพื่อความชัดเจน Metaprogramming ไม่ได้นำมาใช้ใน ES6 แต่มีให้บริการในภาษาตั้งแต่เริ่มต้น ES6 ทำให้การใช้งานง่ายขึ้นมาก

ยุคก่อน ES6 ของ Metaprogramming

คุณจำได้evalไหม? มาดูกันว่ามันถูกใช้อย่างไร:

const blog = { name: 'freeCodeCamp' } console.log('Before eval:', blog); const key = 'author'; const value = 'Tapas'; testEval = () => eval(`blog.${key} = '${value}'`); // Call the function testEval(); console.log('After eval magic:', blog); 

ดังที่คุณอาจสังเกตเห็นความevalช่วยเหลือในการสร้างรหัสเพิ่มเติม ในกรณีนี้อ็อบเจ็กต์blogถูกแก้ไขด้วยคุณสมบัติเพิ่มเติมในขณะดำเนินการ

Before eval: {name: freeCodeCamp} After eval magic: {name: "freeCodeCamp", author: "Tapas"} 

วิปัสสนา

ก่อนที่จะรวมReflect objectES6 ใน ES6 เรายังสามารถทำวิปัสสนาได้ นี่คือตัวอย่างการอ่านโครงสร้างของโปรแกรม:

var users = { 'Tom': 32, 'Bill': 50, 'Sam': 65 }; Object.keys(users).forEach(name => { const age = users[name]; console.log(`User ${name} is ${age} years old!`); }); 

ที่นี่เรากำลังอ่านusersโครงสร้างวัตถุและบันทึกคีย์ - ค่าในประโยค

User Tom is 32 years old! User Bill is 50 years old! User Sam is 65 years old! 

การปรับเปลี่ยนตนเอง

ลองใช้วัตถุบล็อกที่มีวิธีการแก้ไข:

var blog = { name: 'freeCodeCamp', modifySelf: function(key, value) {blog[key] = value} } 

blogวัตถุสามารถแก้ไขตัวเองโดยการทำเช่นนี้:

blog.modifySelf('author', 'Tapas'); 

ขอร้อง

Intercessionเกี่ยวกับการแสดงในนามของสิ่งอื่นโดยการเปลี่ยนความหมายของภาษา  Object.defineProperty()วิธีสามารถเปลี่ยนความหมายของวัตถุ:

var sun = {}; Object.defineProperty(sun, 'rises', { value: true, configurable: false, writable: false, enumerable: false }); console.log('sun rises', sun.rises); sun.rises = false; console.log('sun rises', sun.rises); 

เอาท์พุท

sun rises true sun rises true 

อย่างที่คุณเห็นsunออบเจ็กต์ถูกสร้างขึ้นเป็นอ็อบเจ็กต์ปกติและจากนั้นความหมายก็ถูกเปลี่ยนเพื่อไม่ให้เขียน

ตอนนี้เรามาทำความเข้าใจกับReflectและProxyวัตถุด้วยการใช้งานตามลำดับกัน

สะท้อน API

ใน ES6 สะท้อนให้เห็นถึงเป็นใหม่Global Object(เช่นคณิตศาสตร์) ที่ให้จำนวนของฟังก์ชั่นยูทิลิตี้หลายแห่งซึ่งปรากฏว่าทับซ้อนกันด้วยวิธีการ ES5 Objectกำหนดไว้ในระดับโลก

ฟังก์ชันทั้งหมดนี้เป็นฟังก์ชัน Introspection ที่คุณสามารถสอบถามรายละเอียดภายในบางอย่างเกี่ยวกับโปรแกรมได้ในขณะทำงาน

นี่คือรายการวิธีการที่ใช้ได้จากReflectออบเจ็กต์ โปรดไปที่หน้านี้เพื่อดูรายละเอียดเพิ่มเติมของแต่ละวิธีเหล่านี้

// Reflect object methods Reflect.apply() Reflect.construct() Reflect.get() Reflect.has() Reflect.ownKeys() Reflect.set() Reflect.setPrototypeOf() Reflect.defineProperty() Reflect.deleteProperty() Reflect.getOwnPropertyDescriptor() Reflect.getPrototypeOf() Reflect.isExtensible() 

But wait, here's a question: Why do we need a new API object when these could just exist already or could be added to Object or Function?

Confused? Let's try to figure this out.

All in one namespace

JavaScript already had support for object reflection. But these APIs were not organized under one namespace. Since ES6 they're now under Reflect.

Unlike most global objects, Reflect is not a constructor. You cannot use it with a new operator or invoke the Reflect object as a function. All properties and methods of Reflect are static like the math object.

Simple to use

The introspection methods of Object throw an exception when they fail to complete the operation. This is an added burden to the consumer (programmer) to handle that exception in the code.

You may prefer to handle it as a boolean(true | false) instead of using exception handling. The Reflect object helps you do that.

Here's an example with Object.defineProperty:

 try { Object.defineProperty(obj, name, desc); // property defined successfully } catch (e) { // possible failure and need to do something about it }

And with the Reflect API:

if (Reflect.defineProperty(obj, name, desc)) { // success } else { // failure (and far better) } 

The impression of the First-Class operation

We can find the existence of a property for an object as (prop in obj). If we need to use it multiple times in our code, we must explicitly wrap this operation in a function and pass the operation around as a first-class value.

In ES6, we already had those as part of the Reflect API as the first-class function. For example, Reflect.has(obj, prop) is the functional equivalent of (prop in obj).

Let's look at another example: Delete an object property.

const obj = { bar: true, baz: false}; // delete object[key] function deleteProperty(object, key) { delete object[key]; } deleteProperty(obj, 'bar'); 

With the Reflect API:

// With Reflect API Reflect.deleteProperty(obj, 'bar'); 

A more reliable way of using the apply() method

In ES5, we can use the apply() method to call a function with a given this value and passing an array as an argument.

Function.prototype.apply.call(func, obj, arr); // or func.apply(obj, arr); 

This is less reliable because func could be an object that would have defined its own apply method.

In ES6 we have a more reliable and elegant way of solving this:

Reflect.apply(func, obj, arr); 

In this case, we will get a TypeError if func is not callable. Also, Reflect.apply() is less verbose and easier to understand.

Helping other kinds of reflection

Wewill see what this means in a bit when we learn about the Proxy object. The Reflect API methods can be used with Proxy in many use cases.

The Proxy Object

ES6's Proxy object helps in intercession.

The proxy object defines custom behaviors for fundamental operations (for example, property lookup, assignment, enumeration, function invocation, and so on).

Here are a few useful terms you need to remember and use:

  • The target: An object which the proxy virtualizes.
  • The handler: A placeholder object which contains traps.
  • The trap: Methods that provide property access to the target object.

It is perfectly fine if you don't quite understand yet from the description above. We will get a grasp of it through code and examples in a minute.

The syntax to create a Proxy object is as follows:

let proxy = new Proxy(target, handler); 

There are many proxy traps (handler functions) available to access and customize a target object. Here is the list of them. You can read a more detailed description of traps here.

handler.apply() handler.construct() handler.get() handler.has() handler.ownKeys() handler.set() handler.setPrototypeOf() handler.getPrototypeOf() handler.defineProperty() handler.deleteProperty() handler.getOwnPropertyDescriptor() handler.preventExtensions() handler.isExtensible() 

Note that each of the traps has a mapping with the Reflect object's methods. This means that you can use Reflect and Proxy together in many use cases.

How to get unavailable object property values

Let's look at an example of an employee object and try to print some of its properties:

const employee = { firstName: 'Tapas', lastName: 'Adhikary' }; console.log(employee.firstName); console.log(employee.lastName); console.log(employee.org); console.log(employee.fullName); 

The expected output is the following:

Tapas Adhikary undefined undefined 

Now let's use the Proxy object to add some custom behavior to the employee object.

Step 1: Create a Handler that uses a get trap

We will use a trap called get which lets us get a property value. Here is our handler:

let handler = { get: function(target, fieldName) { if(fieldName === 'fullName' ) { return `${target.firstName} ${target.lastName}`; } return fieldName in target ? target[fieldName] : `No such property as, '${fieldName}'!` } }; 

The above handler helps to create the value for the fullName property. It also adds a better error message when an object property is missing.

Step 2: Create a Proxy Object

As we have the target employee object and the handler, we will be able to create a Proxy object like this:

let proxy = new Proxy(employee, handler); 

Step 3: Access the properties on the Proxy object

Now we can access the employee object properties using the proxy object, like this:

console.log(proxy.firstName); console.log(proxy.lastName); console.log(proxy.org); console.log(proxy.fullName); 

The output will be:

Tapas Adhikary No such property as, 'org'! Tapas Adhikary 

Notice how we have magically changed things for the employee object!

Proxy for Validation of Values

Let's create a proxy object to validate an integer value.

Step 1: Create a handler that uses a set trap

The handler looks like this:

const validator = { set: function(obj, prop, value) { if (prop === 'age') { if(!Number.isInteger(value)) { throw new TypeError('Age is always an Integer, Please Correct it!'); } if(value < 0) { throw new TypeError('This is insane, a negative age?'); } } } }; 

Step 2: Create a Proxy Object

Create a proxy object like this:

let proxy = new Proxy(employee, validator); 

Step 3: Assign a non-integer value to a property, say, age

Try doing this:

proxy.age = 'I am testing a blunder'; // string value 

The output will be like this:

TypeError: Age is always an Integer, Please Correct it! at Object.set (E:\Projects\KOSS\metaprogramming\js-mtprog\proxy\userSetProxy.js:28:23) at Object. (E:\Projects\KOSS\metaprogramming\js-mtprog\proxy\userSetProxy.js:40:7) at Module._compile (module.js:652:30) at Object.Module._extensions..js (module.js:663:10) at Module.load (module.js:565:32) at tryModuleLoad (module.js:505:12) at Function.Module._load (module.js:497:3) at Function.Module.runMain (module.js:693:10) at startup (bootstrap_node.js:188:16) at bootstrap_node.js:609:3 

Similarly, try doing this:

p.age = -1; // will result in error 

How to use Proxy and Reflect together

Here is an example of a handler where we use methods from the Reflect API:

const employee = { firstName: 'Tapas', lastName: 'Adhikary' }; let logHandler = { get: function(target, fieldName) { console.log("Log: ", target[fieldName]); // Use the get method of the Reflect object return Reflect.get(target, fieldName); } }; let func = () => { let p = new Proxy(employee, logHandler); p.firstName; p.lastName; }; func();

A few more Proxy use cases

There are several other use-cases where this concept can be used.

  • To protect the ID field of an object from deletion (trap: deleteProperty)
  • To trace Property Accesses (trap: get, set)
  • For Data Binding (trap: set)
  • With revocable references
  • To manipulate the in operator behavior

... and many more.

Metaprogramming Pitfalls

While the concept of Metaprogramming gives us lots of power, the magic of it can go the wrong way sometimes.

Be careful of:

  • Too much magic! Make sure you understand it before you apply it.
  • Possible performance hits when you're making the impossible possible
  • Could be seen as counter-debugging.

In Summary

To summarize,

  • Reflect and Proxy are great inclusions in JavaScript to help with Metaprogramming.
  • Lots of complex situations can be handled with their help.
  • Be aware of the downsides as well.
  • ES6 Symbols also can be used with your existing classes and objects to change their behavior.

I hope you found this article insightful. All the source code used in this article can be found in my GitHub repository.

Please share the article so others can read it as well. You can @ me on Twitter (@tapasadhikary) with comments, or feel free to follow me.