搭建node服务（四）：Decorator装饰器

Decorator（装饰器）是ECMAScript中一种与class相关的语法，用于给对象在运行期间动态的增加功能。Node.js还不支持Decorator，可以使用Babel进行转换，也可以在TypeScript中使用Decorator。本示例则是基于TypeScript来介绍如何在node服务中使用Decorator。

一、 TypeScript相关

由于使用了 TypeScript ，需要安装TypeScript相关的依赖，并在根目录添加 tsconfig.json 配置文件，这里不再详细说明。要想在 TypeScript 中使用Decorator 装饰器，必须将 tsconfig.json 中 experimentalDecorators设置为true，如下所示：

tsconfig.json

{
  "compilerOptions": {
    …
    // 是否启用实验性的ES装饰器
    "experimentalDecorators": true
  }
}

二、 装饰器介绍

1. 简单示例

Decorator实际是一种语法糖，下面是一个简单的用TypeScript编写的装饰器示例：

const Controller: ClassDecorator = (target: any) => {
    target.isController = true;
};

@Controller
class MyClass {

}

console.log(MyClass.isController); // 输出结果：true

Controller是一个类装饰器，在MyClass类声明前以 @Controller 的形式使用装饰器，添加装饰器后MyClass. isController 的值为true。
编译后的代码如下：

var __decorate = (this && this.__decorate) || function (decorators, target, key, desc) {
    var c = arguments.length, r = c < 3 ? target : desc === null ? desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(target, key) : desc, d;
    if (typeof Reflect === "object" && typeof Reflect.decorate === "function") r = Reflect.decorate(decorators, target, key, desc);
    else for (var i = decorators.length - 1; i >= 0; i--) if (d = decorators[i]) r = (c < 3 ? d(r) : c > 3 ? d(target, key, r) : d(target, key)) || r;
    return c > 3 && r && Object.defineProperty(target, key, r), r;
};

const Controller = (target) => {
    target.isController = true;
};
let MyClass = class MyClass {
};
MyClass = __decorate([
    Controller
], MyClass);

2. 工厂方法

在使用装饰器的时候有时候需要给装饰器传递一些参数，这时可以使用装饰器工厂方法，示例如下：

function controller ( label: string): ClassDecorator {
    return (target: any) => {
        target.isController = true;
        target.controllerLabel = label;
    };
}

@controller('My')
class MyClass {

}

console.log(MyClass.isController); // 输出结果为： true
console.log(MyClass.controllerLabel); // 输出结果为： "My"

controller 方法是装饰器工厂方法，执行后返回一个类装饰器，通过在MyClass类上方以 @controller('My') 格式添加装饰器，添加后 MyClass.isController 的值为true，并且MyClass.controllerLabel 的值为 "My"。

3. 类装饰器

类装饰器的类型定义如下：

type ClassDecorator = <TFunction extends Function>(target: TFunction) => TFunction | void;

类装饰器只有一个参数target，target为类的构造函数。
类装饰器的返回值可以为空，也可以是一个新的构造函数。
下面是一个类装饰器示例：

interface Mixinable {
    [funcName: string]: Function;
}
function mixin ( list: Mixinable[]): ClassDecorator {
    return (target: any) => {
        Object.assign(target.prototype, ...list)
    }
}

const mixin1 = {
    fun1 () {
        return 'fun1'
    }
};

const mixin2 = {
    fun2 () {
        return 'fun2'
    }
};

@mixin([ mixin1, mixin2 ])
class MyClass {

}

console.log(new MyClass().fun1()); // 输出：fun1
console.log(new MyClass().fun2()); // 输出：fun2

mixin是一个类装饰器工厂，使用时以 @mixin() 格式添加到类声明前，作用是将参数数组中对象的方法添加到 MyClass 的原型对象上。

4. 属性装饰器

属性装饰器的类型定义如下：

type PropertyDecorator = (target: Object, propertyKey: string | symbol) => void;

属性装饰器有两个参数 target 和 propertyKey。

• target：静态属性是类的构造函数，实例属性是类的原型对象
• propertyKey：属性名

下面是一个属性装饰器示例：

interface CheckRule {
    required: boolean;
}
interface MetaData {
    [key: string]: CheckRule;
}

const Required: PropertyDecorator = (target: any, key: string) => {
    target.__metadata = target.__metadata ? target.__metadata : {};
    target.__metadata[key] = { required: true };
};

class MyClass {
    @Required
    name: string;
    
    @Required
    type: string;
}

@Required 是一个属性装饰器，使用时添加到属性声明前，作用是在 target 的自定义属性__metadata中添加对应属性的必填规则。上例添加装饰器后target.__metadata 的值为：{ name: { required: true }, type: { required: true } }。
通过读取 __metadata 可以获得设置的必填的属性，从而对实例对象进行校验，校验相关的代码如下：

function validate(entity): boolean {
    // @ts-ignore
    const metadata: MetaData = entity.__metadata;
    if(metadata) {
        let i: number,
            key: string,
            rule: CheckRule;
        const keys = Object.keys(metadata);
        for (i = 0; i < keys.length; i++) {
            key = keys[i];
            rule = metadata[key];
            if (rule.required && (entity[key] === undefined || entity[key] === null || entity[key] === '')) {
                return false;
            }
        }
    }
    return true;
}

const entity: MyClass = new MyClass();
entity.name = 'name';
const result: boolean = validate(entity);
console.log(result); // 输出结果：false

5. 方法装饰器

方法装饰器的类型定义如下：

type MethodDecorator = <T>(target: Object, propertyKey: string | symbol, descriptor: TypedPropertyDescriptor<T>) => TypedPropertyDescriptor<T> | void;

方法装饰器有3个参数 target 、 propertyKey 和 descriptor。

• target：静态方法是类的构造函数，实例方法是类的原型对象
• propertyKey：方法名
• descriptor：属性描述符
  方法装饰器的返回值可以为空，也可以是一个新的属性描述符。
  下面是一个方法装饰器示例：

const Log: MethodDecorator = (target: any, key: string, descriptor: PropertyDescriptor) => {
    const className = target.constructor.name;
    const oldValue = descriptor.value;
    descriptor.value = function(...params) {
        console.log(`调用${className}.${key}()方法`);
        return oldValue.apply(this, params);
    };
};

class MyClass {
    private name: string;

    constructor(name: string) {
        this.name = name;
    }

    @Log
    getName (): string {
        return 'Tom';
    }
}

const entity = new MyClass('Tom');
const name = entity.getName();
// 输出: 调用MyClass.getName()方法

@Log 是一个方法装饰器，使用时添加到方法声明前，用于自动输出方法的调用日志。方法装饰器的第3个参数是属性描述符，属性描述符的value表示方法的执行函数，用一个新的函数替换了原来值，新的方法还会调用原方法，只是在调用原方法前输出了一个日志。

6. 访问符装饰器

访问符装饰器的使用与方法装饰器一致，参数和返回值相同，只是访问符装饰器用在访问符声明之前。需要注意的是，TypeScript不允许同时装饰一个成员的get和set访问符。下面是一个访问符装饰器的示例：

const Enumerable: MethodDecorator = (target: any, key: string, descriptor: PropertyDescriptor) => {
    descriptor.enumerable = true;
};

class MyClass {
    createDate: Date;
    constructor() {
        this.createDate = new Date();
    }

    @Enumerable
    get createTime () {
        return this.createDate.getTime();
    }
}

const entity = new MyClass();
for(let key in entity) {
    console.log(`entity.${key} =`, entity[key]);
}
/* 输出：
entity.createDate = 2020-04-08T10:40:51.133Z
entity.createTime = 1586342451133
 */

MyClass 类中有一个属性createDate 为Date类型， 另外增加一个有 get 声明的createTime方法，就可以以 entity.createTime 方式获得 createDate 的毫秒值。但是 createTime 默认是不可枚举的，通过在声明前增加 @Enumerable 装饰器可以使 createTime 成为可枚举的属性。

7. 参数装饰器

参数装饰器的类型定义如下：

type ParameterDecorator = (target: Object, propertyKey: string | symbol, parameterIndex: number) => void;

参数装饰器有3个参数 target 、 propertyKey 和 descriptor。

• target：静态方法的参数是类的构造函数，实例方法的参数是类的原型对象
• propertyKey：参数所在方法的方法名
• parameterIndex：在方法参数列表中的索引值
  在上面 @Log 方法装饰器示例的基础上，再利用参数装饰器对添加日志的功能进行扩展，增加参数信息的日志输出，代码如下：

function logParam (paramName: string = ''): ParameterDecorator  {
    return (target: any, key: string, paramIndex: number) => {
        if (!target.__metadata) {
            target.__metadata = {};
        }
        if (!target.__metadata[key]) {
            target.__metadata[key] = [];
        }
        target.__metadata[key].push({
            paramName,
            paramIndex
        });
    }
}

const Log: MethodDecorator = (target: any, key: string, descriptor: PropertyDescriptor) => {
    const className = target.constructor.name;
    const oldValue = descriptor.value;
    descriptor.value = function(...params) {
        let paramInfo = '';
        if (target.__metadata && target.__metadata[key]) {
            target.__metadata[key].forEach(item => {
                paramInfo += `
 * 第${item.paramIndex}个参数${item.paramName}的值为: ${params[item.paramIndex]}`;
            })
        }
        console.log(`调用${className}.${key}()方法` + paramInfo);
        return oldValue.apply(this, params);
    };
};

class MyClass {
    private name: string;

    constructor(name: string) {
        this.name = name;
    }

    @Log
    getName (): string {
        return 'Tom';
    }

    @Log
    setName(@logParam() name: string): void {
        this.name = name;
    }

    @Log
    setNames( @logParam('firstName') firstName: string, @logParam('lastName') lastName: string): void {
        this.name = firstName + '' + lastName;
    }
}

const entity = new MyClass('Tom');
const name = entity.getName();
// 输出：调用MyClass.getName()方法

entity.setName('Jone Brown');
/* 输出：
调用MyClass.setNames()方法
 * 第0个参数的值为: Jone Brown
*/

entity.setNames('Jone', 'Brown');
/* 输出：
调用MyClass.setNames()方法
 * 第1个参数lastName的值为: Brown
 * 第0个参数firstName的值为: Jone
*/

@logParam 是一个参数装饰器，使用时添加到参数声明前，用于输出参数信息日志。

8. 执行顺序

不同声明上的装饰器将按以下顺序执行：

1. 实例成员的装饰器：
   参数装饰器 > 方法装饰器 > 访问符装饰器/属性装饰器
2. 静态成员的装饰器：
   参数装饰器 > 方法装饰器 > 访问符装饰器/属性装饰器
3. 构造函数的参数装饰器
4. 类装饰器

如果同一个声明有多个装饰器，离声明越近的装饰器越早执行：

const A: ClassDecorator = (target) => {
    console.log('A');
};

const B: ClassDecorator = (target) => {
    console.log('B');
};

@A
@B
class MyClass {

}

/* 输出结果：
B
A
*/

三、 Reflect Metadata

1. 安装依赖

Reflect Metadata是的一个实验性接口，可以通过装饰器来给类添加一些自定义的信息。这个接口目前还不是 ECMAScript 标准的一部分，需要安装 reflect-metadata垫片才能使用。

npm install reflect-metadata --save

或者

yarn add reflect-metadata

另外，还需要在全局的位置导入此模块，例如：入口文件。

import 'reflect-metadata';

2. 相关接口

Reflect Metadata 提供的接口如下：

// 定义元数据
Reflect.defineMetadata(metadataKey, metadataValue, target);
Reflect.defineMetadata(metadataKey, metadataValue, target, propertyKey);

// 检查指定关键字的元数据是否存在，会遍历继承链
let result1 = Reflect.hasMetadata(metadataKey, target);
let result2 = Reflect.hasMetadata(metadataKey, target, propertyKey);

// 检查指定关键字的元数据是否存在，只判断自己的，不会遍历继承链
let result3 = Reflect.hasOwnMetadata(metadataKey, target);
let result4 = Reflect.hasOwnMetadata(metadataKey, target, propertyKey);

// 获取指定关键字的元数据值，会遍历继承链
let result5 = Reflect.getMetadata(metadataKey, target);
let result6 = Reflect.getMetadata(metadataKey, target, propertyKey);

// 获取指定关键字的元数据值，只查找自己的，不会遍历继承链
let result7 = Reflect.getOwnMetadata(metadataKey, target);
let result8 = Reflect.getOwnMetadata(metadataKey, target, propertyKey);

// 获取元数据的所有关键字，会遍历继承链
let result9 = Reflect.getMetadataKeys(target);
let result10 = Reflect.getMetadataKeys(target, propertyKey);

// 获取元数据的所有关键字，只获取自己的，不会遍历继承链
let result11 = Reflect.getOwnMetadataKeys(target);
let result12 = Reflect.getOwnMetadataKeys(target, propertyKey);

// 删除指定关键字的元数据
let result13 = Reflect.deleteMetadata(metadataKey, target);
let result14 = Reflect.deleteMetadata(metadataKey, target, propertyKey);

// 装饰器方式设置元数据
@Reflect.metadata(metadataKey, metadataValue)
class C {
    @Reflect.metadata(metadataKey, metadataValue)
    method() {
    }
}

3. design类型元数据

要使用design类型元数据需要在tsconfig.json中设置emitDecoratorMetadata为true，如下所示：

• tsconfig.json

{
  "compilerOptions": {
…
    // 是否启用实验性的ES装饰器
    "experimentalDecorators": true

    // 是否自动设置design类型元数据（关键字有"design:type"、"design:paramtypes"、"design:returntype"）
    "emitDecoratorMetadata": true
  }
}

emitDecoratorMetadata 设为true后，会自动设置design类型的元数据，通过以下方式可以获取元数据的值：

let result1 = Reflect.getMetadata('design:type', target, propertyKey);
let result2 = Reflect.getMetadata('design:paramtypes', target, propertyKey);
let result3 = Reflect.getMetadata('design:returntype', target, propertyKey);

不同类型的装饰器获得的 design 类型的元数据值，如下表所示：

装饰器类型	design:type	design:paramtypes	design:returntype
类装饰器		构造函数所有参数类型组成的数组
属性装饰器	属性的类型
方法装饰器	Function	方法所有参数的类型组成的数组	方法返回值的类型
参数装饰器	所属方法所有参数的类型组成的数组

示例代码：

const MyClassDecorator: ClassDecorator = (target: any) => {
    const type = Reflect.getMetadata('design:type', target);
    console.log(`类[${target.name}] design:type = ${type && type.name}`);

    const paramTypes = Reflect.getMetadata('design:paramtypes', target);
    console.log(`类[${target.name}] design:paramtypes =`, paramTypes && paramTypes.map(item => item.name));

    const returnType = Reflect.getMetadata('design:returntype', target)
    console.log(`类[${target.name}] design:returntype = ${returnType && returnType.name}`);
};

const MyPropertyDecorator: PropertyDecorator = (target: any, key: string) => {
    const type = Reflect.getMetadata('design:type', target, key);
    console.log(`属性[${key}] design:type = ${type && type.name}`);

    const paramTypes = Reflect.getMetadata('design:paramtypes', target, key);
    console.log(`属性[${key}] design:paramtypes =`, paramTypes && paramTypes.map(item => item.name));

    const returnType = Reflect.getMetadata('design:returntype', target, key);
    console.log(`属性[${key}] design:returntype = ${returnType && returnType.name}`);
};

const MyMethodDecorator: MethodDecorator = (target: any, key: string, descriptor: PropertyDescriptor) => {
    const type = Reflect.getMetadata('design:type', target, key);
    console.log(`方法[${key}] design:type = ${type && type.name}`);

    const paramTypes = Reflect.getMetadata('design:paramtypes', target, key);
    console.log(`方法[${key}] design:paramtypes =`, paramTypes && paramTypes.map(item => item.name));

    const returnType = Reflect.getMetadata('design:returntype', target, key)
    console.log(`方法[${key}] design:returntype = ${returnType && returnType.name}`);
};

const MyParameterDecorator: ParameterDecorator = (target: any, key: string, paramIndex: number) => {
    const type = Reflect.getMetadata('design:type', target, key);
    console.log(`参数[${key} - ${paramIndex}] design:type = ${type && type.name}`);

    const paramTypes = Reflect.getMetadata('design:paramtypes', target, key);
    console.log(`参数[${key} - ${paramIndex}] design:paramtypes =`, paramTypes && paramTypes.map(item => item.name));

    const returnType = Reflect.getMetadata('design:returntype', target, key)
    console.log(`参数[${key} - ${paramIndex}] design:returntype = ${returnType && returnType.name}`);
};

@MyClassDecorator
class MyClass {
    @MyPropertyDecorator
    myProperty: string;

    constructor (myProperty: string) {
        this.myProperty = myProperty;
    }

    @MyMethodDecorator
    myMethod (@MyParameterDecorator index: number, name: string): string {
        return `${index} - ${name}`;
    }
}

输出结果如下：

属性[myProperty] design:type = String
属性[myProperty] design:paramtypes = undefined
属性[myProperty] design:returntype = undefined
参数[myMethod - 0] design:type = Function
参数[myMethod - 0] design:paramtypes = [ 'Number', 'String' ]
参数[myMethod - 0] design:returntype = String
方法[myMethod] design:type = Function
方法[myMethod] design:paramtypes = [ 'Number', 'String' ]
方法[myMethod] design:returntype = String
类[MyClass] design:type = undefined
类[MyClass] design:paramtypes = [ 'String' ]
类[MyClass] design:returntype = undefined

四、 装饰器应用

使用装饰器可以实现自动注册路由，通过给Controller层的类和方法添加装饰器来定义路由信息，当创建路由时扫描指定目录下所有Controller，获取装饰器定义的路由信息，从而实现自动添加路由。

装饰器代码

• src/common/decorator/controller.ts

export interface Route {
    propertyKey: string,
    method: string;
    path: string;
}

export function Controller(path: string = ''): ClassDecorator {
    return (target: any) => {
        Reflect.defineMetadata('basePath', path, target);
    }
}

export type RouterDecoratorFactory = (path?: string) => MethodDecorator;

export function createRouterDecorator(method: string): RouterDecoratorFactory {
    return (path?: string) => (target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) => {
        const route: Route = {
            propertyKey,
            method,
            path: path || ''
        };
        if (!Reflect.hasMetadata('routes', target)) {
            Reflect.defineMetadata('routes', [], target);
        }
        const routes = Reflect.getMetadata('routes', target);
        routes.push(route);
    }
}

export const Get: RouterDecoratorFactory = createRouterDecorator('get');
export const Post: RouterDecoratorFactory = createRouterDecorator('post');
export const Put: RouterDecoratorFactory = createRouterDecorator('put');
export const Delete: RouterDecoratorFactory = createRouterDecorator('delete');
export const Patch: RouterDecoratorFactory = createRouterDecorator('patch');

控制器代码

• src/controller/roleController.ts

import Koa from 'koa';
import { Controller, Get } from '../common/decorator/controller';
import RoleService from '../service/roleService';

@Controller()
export default class RoleController {

    @Get('/roles')
    static async getRoles (ctx: Koa.Context) {
        const roles = await RoleService.findRoles();
        ctx.body = roles;
    }

    @Get('/roles/:id')
    static async getRoleById (ctx: Koa.Context) {
        const id = ctx.params.id;
        const role = await RoleService.findRoleById(id);
        ctx.body = role;
    }
}

• src/controller/userController.ts

import Koa from 'koa';
import { Controller, Get } from '../common/decorator/controller';
import UserService from '../service/userService';

@Controller('/users')
export default class UserController {
    @Get()
    static async getUsers (ctx: Koa.Context) {
        const users = await UserService.findUsers();
        ctx.body = users;
    }

    @Get('/:id')
    static async getUserById (ctx: Koa.Context) {
        const id = ctx.params.id;
        const user = await UserService.findUserById(id);
        ctx.body = user;
    }
}

路由器代码

• src/common /scanRouter.ts

import fs from 'fs';
import path from 'path';
import KoaRouter from 'koa-router';
import { Route } from './decorator/controller';

// 扫描指定目录的Controller并添加路由
function scanController(dirPath: string, router: KoaRouter): void {
    if (!fs.existsSync(dirPath)) {
        console.warn(`目录不存在！${dirPath}`);
        return;
    }
    const fileNames: string[] = fs.readdirSync(dirPath);

    for (const name of fileNames) {
        const curPath: string = path.join(dirPath, name);
        if (fs.statSync(curPath).isDirectory()) {
            scanController(curPath, router);
            continue;
        }
        if (!(/(.js|.jsx|.ts|.tsx)$/.test(name))) {
            continue;
        }
        try {
            const scannedModule = require(curPath);
            const controller = scannedModule.default || scannedModule;
            const isController: boolean = Reflect.hasMetadata('basePath', controller);
            const hasRoutes: boolean = Reflect.hasMetadata('routes', controller);
            if (isController && hasRoutes) {
                const basePath: string = Reflect.getMetadata('basePath', controller);
                const routes: Route[] = Reflect.getMetadata('routes', controller);
                let curPath: string, curRouteHandler;
                routes.forEach( (route: Route) => {
                    curPath = path.posix.join('/', basePath, route.path);
                    curRouteHandler = controller[route.propertyKey];
                    router[route.method](curPath, curRouteHandler);
                    console.info(`router: ${controller.name}.${route.propertyKey} [${route.method}] ${curPath}`)
                })
            }
        } catch (error) {
            console.warn('文件读取失败！', curPath, error);
        }

    }
}

export default class ScanRouter extends KoaRouter {
    constructor(opt?: KoaRouter.IRouterOptions) {
        super(opt);
    }

    scan (scanDir: string | string[]) {
        if (typeof scanDir === 'string') {
            scanController(scanDir, this);
        } else if (scanDir instanceof Array) {
            scanDir.forEach(async (dir: string) => {
                scanController(dir, this);
            });
        }
    }
}

创建路由代码

• src/router.ts

import path from 'path';
import ScanRouter from './common/scanRouter';

const router = new ScanRouter();

router.scan([path.resolve(__dirname, './controller')]);

export default router;

五、 说明

本文介绍了如何在node服务中使用装饰器，当需要增加某些额外的功能时，就可以不修改代码，简单地通过添加装饰器来实现功能。本文相关的代码已提交到GitHub以供参考，项目地址：https://github.com/liulinsp/node-server-decorator-demo。

作者：宜信技术学院 刘琳