前端JavaScript中的反射和代理

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1、什么是反射

反射这个概念在很多编程语言中都存在，像Java，C# 。

在面向对象编程中，一般会先将类和方法定义好，然后创建对象显式调用方法，比如下面的例子：

public class User{
   private String name;
   private Date birthday;
       //....
   public int calculateAgeByBirthday(){
            // .....
   }
}
// 调用    
User u = new User("jack", new Date());
u.calculateAgeByBirthday();

上面这种调用方式我们比较熟悉，不过当你想编写一些抽象框架时（框架又需要与业务定义的类进行互操作），由于你不知道业务类的成员和方法，这时反射动态获取成员变量或调用方法。

下面例子，我们利用反射将json转换为Java对象。

public static class User {
 private String name;
 public String getName() {
    return name;
 }
   public void setName(String name) {
     this.name = name;
   }
}

// 使用反射调用对象setter方法。
public static <T> T fill(Class<T> userClass, Map<String, Object> json) throws Exception {
        Field[] fields = userClass.getDeclaredFields();
        T user = userClass.newInstance();
        for (Field field : fields) {
            // 首字母大写
            String name = field.getName();
            char[] arr = name.toCharArray();
            arr[0] = Character.toUpperCase(arr[0]);
            System.out.println(new String(arr));
            Method method = userClass.getDeclaredMethod("set" + new String(arr), field.getType());
            Object returnValue = method.invoke(user, json.get(name));
        }
        return user;
}

2、JavaScript中Reflect

JavaScript在ES6提供了反射内置对象Reflect，但JavaScript里面的反射和Java反射有所不同。先看下Reflect提供的13个静态方法。

Reflect.apply(target, thisArg, args)
Reflect.construct(target, args)
Reflect.get(target, name, receiver)
Reflect.set(target, name, value, receiver)
Reflect.defineProperty(target, name, desc)
Reflect.deleteProperty(target, name)
Reflect.has(target, name)
Reflect.ownKeys(target)
Reflect.isExtensible(target)
Reflect.preventExtensions(target)
Reflect.getOwnPropertyDescriptor(target, name)
Reflect.getPrototypeOf(target)
Reflect.setPrototypeOf(target, prototype)

2.1 Reflect.get(target, name, receiver)

Reflect.get方法查找并返回target对象的name属性，如果没有该属性，则返回undefined。

const obj = {
  name: 'jack',
  age: 12,
  get userInfo() {
    return this.name + ' age is ' + this.age;
  }
}

Reflect.get(obj, 'name') // jack
Reflect.get(obj, 'age') // 12
Reflect.get(obj, 'userInfo') // jack age is 12

// 如果传递了receiver参数，在调用userInfo()函数时，this是指向receiver对象。
const receiverObj = {
  name: '小明',
  age: 22
};

Reflect.get(obj, 'userInfo', receiverObj) // 小明 age is 22

2.2 Reflect.set(target, name, value, receiver)

const obj = {

  name: 'jack',
  age: 12,
  set updateAge(value) {
    return this.age = value;
  },
}
Reflect.set(obj, 'age', 22);
obj.age // 22

// 如果传递了receiver参数，在调用updateAge()函数时，this是指向receiver对象。
const receiverObj = {
  age: 0
};

Reflect.set(obj, 'updateAge', 10, receiverObj) // 
obj.age         // 22
receiverObj.age // 10

2.3 Reflect.has(obj, name)

Reflect.has方法相当于name in obj里面的in运算符。

const obj = {
  name: 'jack',
}
obj in name // true
Reflect.has(obj, 'name') // true

2.4 Reflect.deleteProperty(obj, name)

Reflect.deleteProperty方法相当于delete obj[name] ，用于删除对象的属性。如果删除成功，或者被删除的属性不存在，返回true；删除失败，被删除的属性依然存在，返回false。

const obj = {
  name: 'jack',
}
delete obj.name 
Reflect.deleteProperty(obj, 'name')

2.5 Reflect.construct(target, args)

Reflect.construct方法等同于new target(...args) 。

function User(name){
  this.name = name;
}
const user = new User('jack');
Reflect.construct(User, ['jack']);
Reflect.getPrototypeOf(obj)
Reflect.getPrototypeOf方法用于读取对象的__proto__属性。

2.6 Reflect.setPrototypeOf(obj, newProto)

Reflect.setPrototypeOf方法用于设置目标对象的原型（prototype）。返回一个布尔值，表示是否设置成功。

const obj = {
  name: 'jack',
}
Reflect.setPrototypeOf(obj, Array.prototype);
obj.length // 0

2.7 Reflect.apply(func, thisArg, args)

Reflect.apply方法相当于Function.prototype.apply.call(func, thisArg, args) ，用于绑定this对象后执行给定函数。

const nums = [1,2,3,4,5];
const min = Math.max.apply(Math, nums);
// 通过 Reflect.apply 调用
const min = Reflect.apply(Math.min, Math, nums);

2.8 Reflect.defineProperty(target, propertyKey, attributes)

Reflect.defineProperty方法相当于Object.defineProperty，用来为对象定义属性。

const obj = {};
Object.defineProperty(obj, 'property', {
  value: 0,
  writable: false
});

Reflect.defineProperty(obj, 'property', {
  value: 0,
  writable: false
});

2.9 Reflect.getOwnPropertyDescriptor(target, propertyKey)

获取指定属性的描述对象。

2.10 Reflect.isExtensible (target)

返回一个布尔值，表示当前对象是否可扩展。

2.11 Reflect.preventExtensions(target)

用于让一个对象变为不可扩展。它返回一个布尔值，表示是否操作成功。

2.13 Reflect.ownKeys (target)

Reflect.ownKeys方法用于返回对象的所有属性。

const obj = {
  name: 'jack',
  age: 12,
  get userInfo() {
    return this.name + ' age is ' + this.age;
  }
}
Object.getOwnPropertyNames(obj)
Reflect.ownKeys(obj) // ['name', 'age', 'userInfo']

3、JavaScript中Proxy

代理在编程中很有用，它可以在目标对象之前增加一层“拦截”实现一些通用逻辑。

Proxy 构造函数 Proxy(target, handler) 参数：

target：代理的目标对象，它可以是任何类型的对象，包括内置的数组，函数，代理对象。
handler：它是一个对象，它的属性提供了某些操作发生时的处理函数。

const user = {name: 'hello'}
const proxy = new Proxy(user, {
  get: function(target, property) { // 读取属性时触发
    return 'hi';
  }
});
proxy.name // 'hi'

3.1 Proxy中支持的拦截操作

handler.get(target, property, receiver)
handler.set(target, property, value, receiver)
handler.has(target, property)
handler.defineProperty(target, property, descriptor)
handler.deleteProperty(target, property)
handler.getOwnPropertyDescriptor(target, prop)
handler.getPrototypeOf(target)
handler.setPrototypeOf(target, prototype)
handler.isExtensible(target)
handler.ownKeys(target)
handler.preventExtensions(target)
handler.apply(target, thisArg, argumentsList)
handler.construct(target, argumentsList, newTarget)

3.2 get()

用于拦截某个属性的读取操作，可以接受三个参数，依次为目标对象、属性名和 proxy 实例本身，其中最后一个参数可选。

const user = {
  name: 'jack'
}
// 只有属性存在才返回值，否则抛出异常。
const proxy = new Proxy(user, {
  get: function(target, property) {
    if (!(property in target)) {
       throw new ReferenceError(`${property} does not exist.`);
    }
    return target[property];
  }
});
proxy.name // jack
proxy.age // ReferenceError: age does not exist.

我们可以定义一些公共代理对象，然后让子对象继承。

// 只有属性存在才返回值，否则抛出异常。
const proxy = new Proxy({}, {
  get: function(target, property) {
    if (!(property in target)) {
       throw new ReferenceError(`${property} does not exist.`);
    }
    return target[property];
  }
});
let obj = Object.create(proxy);
obj.name = 'hello'
obj.name // hello
obj.age // ReferenceError: age does not exist.

3.3 set()

用来拦截某个属性的赋值操作，可以接受四个参数，依次为目标对象、属性名、属性值和 Proxy 实例本身，其中最后一个参数可选。

// 字符类型的属性长度校验
let sizeValidator = {
  set: function(target, property, value, receiver) {
    if (typeof value == 'string' && value.length > 5) {
       throw new RangeError('Cannot exceed 5 character.');
    }
    target[property] = value;
    return true;
  }
};

const validator = new Proxy({}, sizeValidator);
let obj = Object.create(validator);
obj.name = '123456' // RangeError: Cannot exceed 5 character.
obj.age = 12     // 12

3.4 has()

用来拦截HasProperty操作，即判断对象是否具有某个属性时，这个方法会生效。如in运算符。

它接受两个参数，分别是目标对象、需查询的属性名。

const handler = {
  has (target, key) {
    if (key[0] === '_') {
      return false;
    }
    return key in target;
  }
};
var target = { _prop: 'foo', prop: 'foo' };
var proxy = new Proxy(target, handler);
'_prop' in proxy // false

3.5 defineProperty()

defineProperty()方法拦截了Object.defineProperty()操作。

3.6 deleteProperty()

用于拦截delete操作，如果这个方法抛出错误或者返回false，当前属性就无法被delete命令删除。

3.7 getOwnPropertyDescriptor()

getOwnPropertyDescriptor()方法拦截Object.getOwnPropertyDescriptor()，返回一个属性描述对象或者undefined 。

3.8 getPrototypeOf()

主要用来拦截获取对象原型，拦截的操作如下：

Object.getPrototypeOf()
Reflect.getPrototypeOf()
__proto__
Object.prototype.isPrototypeOf()
instanceof

const obj = {};
const proto = {};
const handler = {
    getPrototypeOf(target) {
        console.log(target === obj);   // true
        console.log(this === handler); // true
        return proto;
    }
};

const p = new Proxy(obj, handler);
console.log(Object.getPrototypeOf(p) === proto);    // true

3.9 setPrototypeOf()

主要用来拦截Object.setPrototypeOf()方法。

const handlerReturnsFalse = {
    setPrototypeOf(target, newProto) {
        return false;
    }
};

const newProto = {}, target = {};

const p1 = new Proxy(target, handlerReturnsFalse);
Object.setPrototypeOf(p1, newProto); // throws a TypeError
Reflect.setPrototypeOf(p1, newProto); // returns false

3.10 isExtensible()

方法拦截Object.isExtensible()操作。

const p = new Proxy({}, {
  isExtensible: function(target) {
    console.log('called');
    return true;//也可以return 1;等表示为true的值
  }
});

console.log(Object.isExtensible(p)); // "called"
                                     // true

3.11 ownKeys()

用来拦截对象自身属性的读取操作。具体来说，拦截以下操作。

Object.getOwnPropertyNames()
Object.getOwnPropertySymbols()
Object.keys()
for...in循环。

const p = new Proxy({}, {
  ownKeys: function(target) {
    console.log('called');
    return ['a', 'b', 'c'];
  }
});

console.log(Object.getOwnPropertyNames(p)); // "called"

3.12 preventExtensions()

用来拦截Object.preventExtensions() 。该方法必须返回一个布尔值，否则会被自动转为布尔值。

这个方法有一个限制，只有目标对象不可扩展时（即Object.isExtensible(proxy)为false），proxy.preventExtensions才能返回true，否则会报错。

const p = new Proxy({}, {
  preventExtensions: function(target) {
    console.log('called');
    Object.preventExtensions(target);
    return true;
  }
});

console.log(Object.preventExtensions(p)); // "called"
                                          // false

3.13 apply()

apply方法拦截以下操作。

proxy(...args)
Function.prototype.apply() 和 Function.prototype.call()
Reflect.apply()

它接受三个参数，分别是目标对象、目标对象的上下文对象（this）和目标对象的参数数组。

const handler = {
  apply (target, ctx, args) {
    return Reflect.apply(...arguments);
  }
};

例子:

const target = function () { };
const handler = {
  apply: function (target, thisArg, argumentsList) {
    console.log('called: ' + argumentsList.join(', '));
    return argumentsList[0] + argumentsList[1] + argumentsList[2];
  }
};

const p = new Proxy(target, handler);
p(1,2,3) // "called: 1, 2, 3" 6

3.14 construct()

用于拦截new命令，下面是拦截对象的写法：

const handler = {
  construct (target, args, newTarget) {
    return new target(...args);
  }
};

它方法接受三个参数。

target：目标对象。
args：构造函数的参数数组。
newTarget：创造实例对象时，new命令作用的构造函数。

注意：方法返回的必须是一个对象，目标对象必须是函数，否则就会报错。

const p = new Proxy(function() {}, {
  construct: function(target, argumentsList) {
    return 0;
  }
});

new p() // 返回值不是对象，报错

const p = new Proxy({}, {
  construct: function(target, argumentsList) {
    return {};
  }
});
new p() //目标对象不是函数，报错

4、观察者模式

观察者是一种很常用的模式，它的定义是当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

我们使用Proxy 来实现一个例子，当观察对象状态变化时，让观察函数自动执行。

观察者函数，包裹观察目标，添加观察函数。

observable包裹观察目标，返回一个Proxy对象。
observe 添加观察函数到队列。

const queuedObservers = new Set();

const observe = fn => queuedObservers.add(fn);
const observable = obj => new Proxy(obj, {set});
// 属性改变时，自动执行观察函数。
function set(target, key, value, receiver) {
  const result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
  queuedObservers.forEach(observer => observer());
  return result;
}

例子:

const user = observable({
  name: 'jack',
  age: 20
});

function userInfo() {
  console.log(`${user.name}, ${user.age}`)
}

observe(userInfo);
user.name = '小明'; // 小明, 20

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