Proxy 基本介绍
使用 Proxy,你可以将一只猫伪装成一只老虎。下面大约有 6 个例子,我希望它们能让你相信,Proxy 提供了强大的 Javascript 元编程。
尽管它不像其他 ES6 功能用的普遍,但 Proxy 有许多用途,包括运算符重载,对象模拟,简洁而灵活的API创建,对象变化事件,甚至 Vue 3 背后的内部响应系统提供动力。
Proxy 用于修改某些操作的默认行为,也可以理解为在目标对象之前架设一层拦截,外部所有的访问都必须先通过这层拦截,因此提供了一种机制,可以对外部的访问进行过滤和修改。这个词的原理为代理,在这里可以表示由它来“代理”某些操作,译为“代理器”。
ES6 原生提供了 Proxy 构造函数,用来生成 Proxy 实例,如下:
var proxy = new Proxy(target, handler);
Proxy 对象的所有用法,都是上面的这种形式。不同的只是 handle 参数的写法。其中:
new Proxy
用来生成 Proxy 实例target
是表示所要拦截的对象handle
是用来定制拦截行为的对象
下面是 Proxy 最简单的例子是,这是一个有陷阱的代理,一个 get 陷阱,总是返回 55。
let target = {
x: 10,
y: 20
};
let hanler = {
get: (obj, prop) => 55
};
target = new Proxy(target, hanler);
target.x; // 55
target.y; // 55
target.x; // 55
结果是一个对象将为任何属性访问操作都返回 55
。这包括 target.x
,target['x']
,Reflect.get(target, 'x')
等。
但是,Proxy 陷阱当然不限于属性的读取。它只是十几个不同陷阱中的一个:
- handler.get
- handler.set
- handler.has
- handler.apply
- handler.construct
- handler.ownKeys
- handler.deleteProperty
- handler.defineProperty
- handler.isExtensible
- handler.preventExtensions
- handler.getPrototypeOf
- handler.setPrototypeOf
- handler.getOwnPropertyDescriptor
Proxy 用例
默认值/“零值”
在 Go 语言中,有零值的概念,零值是特定于类型的隐式默认结构值。其思想是提供类型安全的默认基元值,或者用 go 开发者的话说,给结构一个有用的零值。
虽然不同的创建模式支持类似的功能,但 Javascript 无法用隐式初始值包装对象。Javascript 中未设置属性的默认值是 undefined
,但 Proxy 可以改变这种情况。
const withZeroValue = (target, zeroValue) =>
new Proxy(target, {
get: (obj, prop) => (prop in obj ? obj[prop] : zeroValue)
});
函数 withZeroValue
用来包装目标对象。如果设置了属性,则返回属性值。否则,它返回一个默认的“零值”。
从技术上讲,这种方法也不是隐含的,但如果我们扩展 withZeroValue,以 Boolean (false)
,Number (0)
,String ("")
,Object ({})
,Array ([])
等对应的零值,则可能是隐含的。
let pos = {
x: 4,
y: 19
};
console.log(pos.x, pos.y, pos.z); // 4, 19, undefined
pos = withZeroValue(pos, 0);
console.log(pos.z, pos.y, pos.z); // 4, 19, 0
此功能可能有用的一个地方是坐标系。绘图库可以基于数据的形状自动支持 2D 和 3D 渲染。不是创建两个单独的模型,而是始终将 z 默认为 0
而不是 undefined
,这可能是有意义的。
负索引数组
在 JS 中,获取数组中的最后一个元素方式,需要写很冗长且重复的代码来实现,也容易出错。这就是为什么有一个 TC39 提案定义了一个便利属性 Array.lastItem
来获取和设置最后一个元素。
其他语言,如 Python 和 Ruby,使用负组索引更容易访问最后面的元素。例如,可以简单地使用 arr[-1]
替代 arr[arr.length-1]
访问最后一个元素。
使用 Proxy 也可以在 Javascript 中使用负索引。
const negativeArray = els =>
new Proxy(els, {
get: (target, propKey, receiver) =>
Reflect.get(
target,
+propKey < 0 ? String(target.length + +propKey) : propKey,
receiver
)
});
一个重要的注意事项是包含 handler.get
的陷阱字符串化所有属性。对于数组访问,我们需要将属性名称强制转换为 Numbers,这样就可以使用一元加运算符简洁地完成。
现在我们可以通过 [-1]
访问最后一个元素,[-2]
访问倒数第二个元素,以此类推。
const unicorn = negativeArray(["????", "????", "????"]);
unicorn[-1]; // '????'
隐藏属性
众所周知 JS 没有私有属性。 Symbol 最初是为了启用私有属性而引入的,但后来使用像 Object.getOwnPropertySymbols
这样的反射方法进行了淡化,这使得它们可以被公开发现。
长期以来的惯例是将私有属性命名为前下划线 _
,有效地标记它们“不要访问”。Proxy 提供了一种稍微更好的方法来屏蔽这些属性。
const hide = (target, prefix = "_") =>
new Proxy(target, {
has: (obj, prop) => !prop.startsWith(prefix) && prop in obj,
ownKeys: obj =>
Reflect.ownKeys(obj).filter(
prop => typeof prop !== "string" || !prop.startsWith(prefix)
),
get: (obj, prop, rec) => (prop in rec ? obj[prop] : undefined)
});
hide
函数包装目标对象,并使得从 in
运算符和 Object.getOwnPropertyNames
等方法无法访问带有下划线的属性。
let userData = hide({
firstName: "Tom",
mediumHandle: "@tbarrasso",
_favoriteRapper: "Drake"
});
userData._favoriteRapper(
// undefined
"_favoriteRapper" in userData
); // false
更完整的实现还包括诸如 deleteProperty
和 defineProperty
之类的陷阱。除了闭包之外,这可能是最接近真正私有属性的方法,因为它们无法通过枚举、克隆、访问或修改来访问。
但是,它们在开发控制台中可见,只有闭包才能免于这种命运。
缓存
在客户端和服务器之间同步状态时遇到困难并不罕见。数据可能会随着时间的推移而发生变化,很难确切地知道何时重新同步的逻辑。
Proxy 启用了一种新方法:根据需要将对象包装为无效(和重新同步)属性。所有访问属性的尝试都首先检查缓存策略,该策略决定返回当前在内存中的内容还是采取其他一些操作。
const ephemeral = (target, ttl = 60) => {
const CREATED_AT = Date.now();
const isExpired = () => Date.now() - CREATED_AT > ttl * 1000;
return new Proxy(target, {
get: (obj, prop) => (isExpired() ? undefined : Reflect.get(obj, prop))
});
};
这个函数过于简化了:它使对象上的所有属性在一段时间后都无法访问。然而,将此方法扩展为根据每个属性设置生存时间(TTL),并在一定的持续时间或访问次数之后更新它并不困难。
let bankAccount = ephemeral({
balance: 14.93
}, 10);
console.log(bankAccount.balance); // 14.93
setTimeout(() => {
console.log(bankAccount.balance); // undefined
}, 10 * 1000);
这个示例简单地使银行帐户余额在 10 秒后无法访问。
枚举和只读视图
这些例子来自 Csaba Hellinge 关于代理用例 和 Mozilla 黑客的文章。方法是包装一个对象以防止扩展或修改。虽然 object.freeze
现在提供了将对象渲染为只读的功能,但是可以对这种方法进行扩展,以便访问不存在属性的枚举对象能更好地处理抛出错误。
只读视图
const NOPE = () => {
throw new Error("Can't modify read-only view");
};
const NOPE_HANDLER = {
set: NOPE,
defineProperty: NOPE,
deleteProperty: NOPE,
preventExtensions: NOPE,
setPrototypeOf: NOPE
};
const readOnlyView = target => new Proxy(target, NOPE_HANDLER);
枚举视图
const createEnum = target =>
readOnlyView(
new Proxy(target, {
get: (obj, prop) => {
if (prop in obj) {
return Reflect.get(obj, prop);
}
throw new ReferenceError(`Unknown prop "${prop}"`);
}
})
);
现在我们可以创建一个 Object
,如果尝试访问不存在的属性现在不是返回 undefined
,而是会抛出异常。这使得在早期捕获和解决问题变得更加容易。
我们的 enum 示例也是代理上的代理的第一个示例,它确认代理是另一个代理的有效目标对象。这通过组合代理功能促进了代码重用。
let SHIRT_SIZES = createEnum({
S: 10,
M: 15,
L: 20
});
SHIRT_SIZES.S; // 10
SHIRT_SIZES.S = 15;
// Uncaught Error: Can't modify read-only view
SHIRT_SIZES.XL;
// Uncaught ReferenceError: Unknown prop "XL"
这种方法可以进一步扩展,包括模拟方法 nameOf
,它返回给定 enum
值的属性名,模仿 Javascript 等语言中的行为。
虽然其他框架和语言超集(比如 TypeScript)提供 enum
类型,但是这个解决方案的独特之处在于,它使用普通 Javascript,而不使用特殊的构建工具或转置器。
运算符重载
也许从语法上讲,最吸引人的 Proxy 用例是重载操作符的能力,比如使用 handler.has
的 in
操作符。
in
操作符用于检查指定的属性是否位于指定的对象或其原型链中。但它也是语法上最优雅的重载操作符。这个例子定义了一个连续 range
函数来比较数字。
const range = (min, max) =>
new Proxy(Object.create(null), {
has: (_, prop) => +prop >= min && +prop <= max
});
与 Python 不同,Python 使用生成器与有限的整数序列进行比较,这种方法支持十进制比较,可以扩展为支持其他数值范围。
const X = 10.5;
const nums = [1, 5, X, 50, 100];
if (X in range(1, 100)) {
// true
// ...
}
nums.filter(n => n in range(1, 10)); // [1, 5]
尽管这个用例不能解决复杂的问题,但它确实提供了干净、可读和可重用的代码。
除了 in
运算符,我们还可以重载 delete
和 new
运算符。
cookie 对象
如果你曾经与 cookie 进行交互,那么必须处理 document.cookie
。这是一个不寻常的 API,因为 API 是一个 String
,它读出所有 cookie,以分号分隔。
document.cookie
是一个看起来像这样的字符串:
_octo=GH1.2.2591.47507; _ga=GA1.1.62208.4087; has_recent_activity=1
简而言之,处理 document.cookie
比较麻烦且容易出错。一种方法是使用简单的 cookie 框架,可以适用于使用 Proxy。
const getCookieObject = () => {
const cookies = document.cookie
.split(";")
.reduce(
(cks, ck) => ({
[ck.substr(0, ck.indexOf("=")).trim()]: ck.substr(
ck.indexOf("=") + 1
),
...cks
}),
{}
);
const setCookie = (name, val) => (document.cookie = `${name}=${val}`);
const deleteCookie = name =>
(document.cookie = `${name}=; expires=Thu, 01 Jan 1970 00:00:01 GMT;`);
return new Proxy(cookies, {
set: (obj, prop, val) => (
setCookie(prop, val), Reflect.set(obj, prop, val)
),
deleteProperty: (obj, prop) => (
deleteCookie(prop), Reflect.deleteProperty(obj, prop)
)
});
};
此函数返回一个键值对对象,但代理对 document.cookie
进行持久性的所有更改。
let docCookies = getCookieObject();
docCookies.has_recent_activity; // "1"
docCookies.has_recent_activity = "2"; // "2"
delete docCookies2["has_recent_activity"]; // true
在 11 行代码中,修改 cookie 提供了更好的交互,尽管在生产环境中还需要诸如字符串规范化之类的附加功能。
细节决定成败,Proxy 也不例外。
Polyfill
在2019年5月之前,Proxy 是没有完整的 polyfill 的。然而,有一个由谷歌编写的 partial polyfill for Proxy ,它支持 get
、set
、apply
和 construct trap
,并适用于 IE9+。
这是 Proxy 吗?
要知道,确定一个对象是否是代理是不可能的。
根据 Javascript 语言规范,无法确定对象是否是代理。但是,在 Node 10+ 上,可以使用 util.types.isProxy
方法。
目标是什么?
给定一个代理对象,就不可能获得或更改目标对象。也不可能获取或修改处理程序对象。
最近似的是 Ben Nadel 的文章 Using Proxy to Dynamically Change THIS Binding,它使用一个空对象作为 Proxy 目标和闭包来巧妙地重新分配对象的 Proxy 操作。
Proxy 原语
new Proxy("To be, or not to be...", {});
// TypeError: Cannot create proxy with a non-object as target or handler
不幸的是,Proxy 的一个限制是目标必须是 Object
。这意味着我们不能直接使用像String这样的原语。
性能
Proxy 的一个主要缺点是性能。因浏览器和使用而异,但是对于性能有要求的代码来说,代理不是最好的方法。当然,可以衡量影响并确定代理的优势是否超过对性能的影响。
为什么要使用 Proxy?
Proxy 提供虚拟化接口来控制任何目标 Object 的行为。这样做可以在简单性和实用性之间取得平衡,而不会牺牲兼容性。
也许使用 Proxy 的最令人信服的理由是,上面的许多示例只有几行,并且可以轻松组合以创建复杂的功能。最后一个例子,我们可以从几个用例中组合函数来创建一个只读 cookie 对象,该对象返回不存在或“私有”隐藏 cookie 的默认值。
// document.cookie = "_octo=GH1.2.2591.47507; _ga=GA1.1.62208.4087; has_recent_activity=1"
let docCookies = withZeroValue(hide(readOnlyView(getCookieObject())), "Cookie not found")
docCookies.has_recent_activity // "1"
docCookies.nonExistentCookie // "Cookie not found"
docCookies._ga // "Cookie not found"
docCookies.newCookie = "1" // Uncaught Error: Can't modify read-only view
我希望这些例子已经表明,对于 Javascript 中的小众元编程来说,代理 Proxy 不仅仅是一个深奥的特性,它也是 JS 中拥有元编程能力的少数特性之一。