# 前端元编程——使用注解加速你的前端开发



无论你用React，Vue，还是Angular，你还是要一遍一遍写相似的CRUD 页面，一遍一遍，一遍一遍，一遍又一遍……

“天下苦秦久矣”～～

## 前端开发的“痛点”在哪里？
![前端开发流程](https://image.hicc.pro/pro/20201007215250Fu2_KQ3mMG1a43eDKu3R7OkZ3v_NMHrbtXfij_O6pKROOVndD.png?imageMogr2/auto-orient/thumbnail/660x/blur/1x0/quality/75)

现在的前端开发，我们有了世界一流的UI库React，Vue，Angular，有了样式丰富的UI组件库Tea (腾讯云UI组件库，类似Antd Design)， 有了方便强大的脚手架工具(例如，create react app)。但是我们在真正业务代码之前，通常还免不了写大量的样板代码。

现在的CRUD页面代码通常：


1. 太轻的“Model”或着“Service”，大多时候只是一些API调用的封装。
2. 胖”View“，View页面中有展示UI逻辑，生命周期逻辑，CRUD的串联逻辑，然后还要塞满业务逻辑代码。
3. 不同的项目业务逻辑不同，但是列表页，表单，搜索这三板斧的样板代码，却要一遍一遍占据着前端工程师的宝贵时间。

特别是CRUD类应用的样板代码受限于团队风格，后端API风格，业务形态等，通常内在逻辑相似书写上却略有区别，无法通过一个通用的库或者框架来解决（上图中背景越深，越不容易有一个通用的方案）。

说好的“**数据驱动的前端开发**”呢？

对于这个“痛点”——怎么尽可能的少写模版代码，就是本文尝试解决的问题。

我们尝试使用JavaScript新特性`Decorator`和`Reflect`元编程来解决这个问题。

---

## 前端元编程

>  从ECMAScript 2015 开始，JavaScript 获得了 [`Proxy`](https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Proxy) 和 [`Reflect`](https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Reflect) 对象的支持，允许你拦截并定义基本语言操作的自定义行为（例如，属性查找，赋值，枚举，函数调用等）。借助这两个对象，你可以在 JavaScript 元级别进行编程。
> 
>  [MDN](https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Guide/Meta_programming)

在正式开始之前，我们先复习下`Decorator`和`Reflect`。

### Decorator
这里我们简单介绍Typescript的`Decorator`，ECMAScript中`Decorator`尚未定稿，但是不影响我们日常的业务开发(_Angular同学就在使用Typescript的`Decorator`_)。

简单来说，`Decorator`是可以**标注修改类及其成员**的新语言特性，使用`@expression`的形式，可以附加到，类、方法、访问符、属性、参数上。

TypeScript中需要在`tsconfig.json`中增加`experimentalDecorators`来支持：


```javascript
{
    "compilerOptions": {
        "target": "ES5",
        "experimentalDecorators": true
    }
}
```
比如可以使用类修饰器来为类扩展方法。


```typescript
// offer type
abstract class Base {
  log() {}
}

function EnhanceClass() {
  return function(Target) {
    return class extends Target {
      log() {
        console.log('---log---')
      }
    }
  }
}
@EnhanceClass()
class Person extends Base { }

const person = new Person()
person.log()

// ---log---
```
更多查看 typescript 官方的文档。

[Handbook - Decorators](https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/decorators.html)

### Reflect
Reflect 是ES6中就有的特性，大家可能对它稍微陌生，Vue3中依赖Reflect和Proxy来重写它的响应式逻辑。

简单来说，`Reflect`是一个人内置的对象，提供了拦截 JavaScript操作的方法。


```typescript
const _list  = [1,2,3]
const pList = new Proxy(_list,{
  get(target, key,receiver) {
    console.log('get value reflect:', key)
    return Reflect.get(target, key, receiver)
  },
  set(target,key,value,receiver) {
    console.log('set value reflect',key,value)
    return Reflect.set(target,key,value,receiver)
  }
})
pList.push(4)
// get value reflect:push
// get value reflect:length
// set value reflect 3 4
// set value reflect length 4
```
### Reflect Metadata
Reflect Metadata 是ES7的一个提案，Typescript 1.5+就有了支持。要使用需要：


- `npm i reflect-metadata --save`
- 在 `` `tsconfig.json` `` 里配置 `` `emitDecoratorMetadata` `` 选项

简单来说，**Reflect Metadata能够为对象添加和读取元数据**。

如下可以使用内置的`design:key`拿到属性类型：


```typescript
function Type(): PropertyDecorator {
  return function(target,key) {
    const type = Reflect.getMetadata('design:type',target,key)
    console.log(`${key} type: ${type.name}`);
  }
}

class Person extends Base {
  @Type()
  name:string = ''
}
// name type: String
```
---

## 使用Decorator,Reflect减少样板代码
回到正题——使用Decorator和Reflect来减少CRUD应用中的样板代码。

### 什么是CRUD页面？
![关于Person的一生](https://image.hicc.pro/pro/2020/8/Untitled-2020-06-11-1051.png?imageMogr2/auto-orient/thumbnail/660x/blur/1x0/quality/75)

CRUD页面无需多言，列表页展示，表单页修改 ……包括API调用， 都是围绕某个数据结构(图中`Person`)展开，增、删、改、查。

### 基本思路
基本思路很简单，就像上图，Model是中心，我们就是**借助`Decorator`和`Reflect`将CRUD页面所需的样板类方法属性元编程在Model上**。进一步延伸**数据驱动UI**的思路。

![UI=f(state)](https://image.hicc.pro/pro/2020/8/图片.png?imageMogr2/auto-orient/thumbnail/660x/blur/1x0/quality/75)


1. 借助Reflect Matadata绑定CRUD页面信息到Model的属性上
2. 借助Decorator增强Model，生成CRUD所需的样板代码

### Show Me The Code
下文，我们用**TypeScript**和**React**为例，组件库使用腾讯[Tea component](https://tea-design.github.io/component) 解说这个方案。

首先我们有一个函数来生成不同业务的属性装饰函数。


```typescript
function CreateProperDecoratorF<T>() {
  const metaKey = Symbol();
  function properDecoratorF(config:T): PropertyDecorator {
    return function (target, key) {
      Reflect.defineMetadata(metaKey, config, target, key);
    };
  }
  return { metaKey, properDecoratorF}
}
```
一个类装饰器，处理通过数据装饰器收集上来的元数据。


```typescript
export function EnhancedClass(config: ClassConfig) {
  return function(Target) {
    return class EnhancedClass extends Target {
    }
  }
}
```
#### API Model 映射
TypeScript项目中第一步自然是将后端数据安全地转换为`type`，`interface`或者`Class`，这里Class能在编译后在JavaScript存在，我们选用`Class`。


```typescript

export interface TypePropertyConfig {
  handle?: string | ServerHandle
}

const typeConfig = CreateProperDecoratorF<TypePropertyConfig>()
export const Type = typeConfig.properDecoratorF;

@EnhancedClass({})
export class Person extends Base {

  static sexOptions = ['male' , 'female' , 'unknow'];

  @Type({
    handle: 'ID'
  })
  id: number = 0

  @Type({})
  name:string = ''

  @Type({
    handle(data,key)  {
      return parseInt(data[key] || '0')
    }
  })
  age:number = 0

  @Type({
    handle(data,key)  {
      return Person.sexOptions.includes(data[key]) ? data[key] : 'unknow'
    }
  })
  sex: 'male' | 'female' | 'unknow' = 'unknow'
}
```
重点在`handle?: string | ServerHandle`函数，在这个函数处理API数据和前端数据的转换，然后在`constructor`中集中处理。


```typescript
export function EnhancedClass(config: ClassConfig) {
  return function(Target) {
    return class EnhancedClass extends Target {
      constructor(data) {
        super(data)
        Object.keys(this).forEach(key => {
          const config:TypePropertyConfig = Reflect.getMetadata(typeConfig.metaKey,this,key)
          this[key] = config.handle ? typeof config.handle === 'string' ? data[config.handle]:config.handle(data,key): data[key];
        })
      }
    }
  }
}
```
#### 列表页TablePage
列表页中一般使用Table组件，无论是Tea Component还是Antd Design Component中，样板代码自然就是写那一大堆Colum配置了，配置哪些key要展示，表头是什么，数据转化为显示数据……

首先我们收集Tea Table 所需的`TableColumn`类型的column元数据。


```typescript
import {TableColumn} from 'tea-component/lib/table'
export type EnhancedTableColumn<T> = TableColumn<T>;
export type ColumnPropertyConfig = Partial<EnhancedTableColumn<any>>;

const columnConfig = CreateProperDecoratorF<ColumnPropertyConfig>()
export const Column = columnConfig.properDecoratorF;

@EnhancedClass({})
export class Person extends Base {

  static sexOptions = ['male' , 'female' , 'unknow'];

  id: number = 0

  @Column({
    header: 'person name'
  })
  name:string = ''

 
  @Column({
    header: 'person age'
  })
  age:number = 0

  @Column({})
  sex: 'male' | 'female' | 'unknow' = 'unknow'
}
```
然后在EnhancedClass中收集，生成column列表。


```typescript
function getConfigMap<T>(F: any, cachekey: symbol,metaKey: symbol): Map<string,T> {
  if (F[cachekey]) {
    return F[cachekey]!;
  }
  const item = new F({});
  F[cachekey] = Object.keys(item).reduce((pre,cur) => {
    const config: T = Reflect.getMetadata(
      metaKey,
      item,
      cur
    );
    if (config) {
      pre.set(cur, config);
    }
    return pre
  }, new Map<string, T>());
  return F[cachekey];
}

export function EnhancedClass(config: ClassConfig) {
  const cacheColumnConfigKey = Symbol('cacheColumnConfigKey'); 
  return function(Target) {
    return class EnhancedClass extends Target {
      [cacheColumnConfigKey]: Map<string,ColumnPropertyConfig> | null
      /**
       * table column config
       */
      static get columnConfig(): Map<string,ColumnPropertyConfig> {
        return getConfigMap<ColumnPropertyConfig>(EnhancedClass, cacheColumnConfigKey,columnConfig.metaKey)
      }

      /**
       * get table colums
       */
      static getColumns<T>(): EnhancedTableColumn<T>[] {
        const list : EnhancedTableColumn<T>[] = []
        EnhancedClass.columnConfig.forEach((config, key) => {
          list.push({
            key,
            header: key,
            ...config
          })
        })
        return list
      }
    }
  }
}
```
Table数据一般是分页，而且调用方式通常很通用，也可以在EnhancedClass中实现。


```typescript
export interface PageParams {
  pageIndex: number;
  pageSize: number;
}

export interface Paginabale<T> {
  total: number;
  list: T[]
}
export function EnhancedClass(config: ClassConfig) {
  return function(Target) {
    return class EnhancedClass extends Target {
       static async getList<T>(params: PageParams): Promise<Paginabale<T>> {
        const result = await getPersonListFromServer(params)
        return {
          total: result.count,
          list: result.data.map(item => new EnhancedClass(item))
        }
      }
    }
  }
}
```
自然我们封装一个更简易的Table 组件。


```tsx
import { Table as TeaTable } from "tea-component/lib/table";
import React, { FC ,useEffect, useState} from "react";
import { EnhancedTableColumn, Paginabale, PageParams } from './utils'
import { Person } from "./person.service";

function Table<T>(props: {
  columns: EnhancedTableColumn<T>[];
  getListFun: (param:PageParams) => Promise<Paginabale<T>>
}) {
  const [isLoading,setIsLoading] = useState(false)
  const [recordData,setRecordData] = useState<Paginabale<T>>()
  const [pageIndex, setPageIndex] = useState(1);
  const [pageSize, setPageSize] = useState(20);
  useEffect(() => {
    (async () => {
      setIsLoading(true)
      const result = await props.getListFun({
        pageIndex,
        pageSize
      })
      setIsLoading(false)
      setRecordData(result)
    })();
  },[pageIndex,pageSize]);
  return (
    <TeaTable 
      columns={props.columns} 
      records={recordData ? recordData.list : []} 
      addons={[
        TeaTable.addons.pageable({
            recordCount:recordData ? recordData.total : 0,
            pageIndex,
            pageSize,
            onPagingChange: ({ pageIndex, pageSize }) => {
              setPageIndex(pageIndex || 0);
              setPageSize(pageSize || 20);
            }
          }),
      ]}
    />
  )
}

export default Table
```

1. `getConfigMap<T>(F: any, cachekey: symbol,metaKey: symbol): Map<string,T>` 收集元数据到Map
2. `static getColumns<T>(): EnhancedTableColumn<T>[]` 得到table可用column信息。


```tsx
const App = () => {
  const columns = Person.getColumns<Person>();
  const getListFun = useCallback((param: PageParams) => {
    return Person.getList<Person>(param)
  }, [])
  return <Table<Person> columns={columns} getListFun={getListFun}/>
}
```
**👉   效果很明显，不是吗？ 7行写一个table page。**

#### Form表单页
表单，自然就是字段的name，label，require，validate，以及提交数据的转换。

Form表单我们使用[Formik](https://formik.org/) + Tea Form Component + [yup](https://github.com/jquense/yup)(数据校验)。Formik 使用React Context来提供表单控件所需的各种方法数据，然后借助提供的Field等组件，你可以很方便的封装你的业务表单组件。


```tsx
import React, { FC } from 'react'
import { Field, Form, Formik, FormikProps } from 'formik';
import { Form as TeaForm, FormItemProps } from "tea-component/lib/form";
import { Input, InputProps } from "tea-component/lib/input";
import { Select } from 'tea-component/lib/select';

type CustomInputProps = Partial<InputProps> & Pick<FormItemProps, "label" | "name">;

type CustomSelectProps = Partial<InputProps> & Pick<FormItemProps, "label" | "name"> & {
  options: string[]
}

export const CustomInput:FC<CustomInputProps> = props => {
  return (
    <Field name={props.name}>
      {
        ({
          field, // { name, value, onChange, onBlur }
          form: { touched, errors }, // also values, setXXXX, handleXXXX, dirty, isValid, status, etc.
          meta,
        }) => {
          return (
            <TeaForm.Item label={props.label} required={props.required} status={meta.touched &&  meta.error ? 'error': undefined } message={meta.error}>
              <Input type="text" {...field} onChange={(value,ctx)=> {
                field.onChange(ctx.event)
              }} />
            </TeaForm.Item>
          )
        }
      }
    </Field>
  )
}

export const CustomSelect:FC<CustomSelectProps> = props => {
  return (
    <Field name={props.name}>
      {
        ({
          field, // { name, value, onChange, onBlur }
          form: { touched, errors }, // also values, setXXXX, handleXXXX, dirty, isValid, status, etc.
          meta,
        }) => {
          return (
            <TeaForm.Item label={props.label} required={props.required} status={meta.touched &&  meta.error ? 'error': undefined } message={meta.error}>
              <Select  {...field} options={props.options.map(value=>({value}))} onChange={(value,ctx)=> {
                field.onChange(ctx.event)
              }} />
            </TeaForm.Item>
          )
        }
      }
    </Field>
  )
}
```
照猫画虎，我们还是先收集form所需的元数据


```typescript
import * as Yup from 'yup';

export interface FormPropertyConfig {
  validationSchema?: any;
  label?: string;
  handleSubmitData?: (data:any,key:string) => {[key:string]: any},
  required?: boolean;
  initValue?: any;
  options?: string[]
}

const formConfig = CreateProperDecoratorF<FormPropertyConfig>()
export const Form = formConfig.properDecoratorF;


@EnhancedClass({})
export class Person extends Base {

  static sexOptions = ['male' , 'female' , 'unknow'];

  @Type({
    handle: 'ID'
  })
  id: number = 0

  @Form({
    label:"Name",
    validationSchema: Yup.string().required('Name is required'),
    handleSubmitData(data,key) {
      return {
        [key]: (data[key] as string).toUpperCase()
      }
    },
    required: true,
    initValue:'test name'
  })
  name:string = ''

  @Form({
    label:"Age",
    validationSchema: Yup.string().required('Age is required'),
    handleSubmitData(data,key) {
      return {
        [key]: parseInt(data[key] || '0')
      }
    },
    required: true,
  })
  age:number = 0

  @Form({
    label:"Sex",
    options: Person.sexOptions
  })
  sex: 'male' | 'female' | 'unknow' = 'unknow'
}
```
有了元数据，我们可以在EnhancedClass中生成form所需：


- initialValues
- 数据校验的validationSchema
- 各个表单组件所需的，name，label，required等
- 提交表单的数据转换handle函数


```typescript
export type FormItemConfigType<T extends any> = {
  [key in keyof T]: {
    validationSchema?: any;
    handleSubmitData?: FormPropertyConfig['handleSubmitData'];
    form: {
      label: string;
      name: string;
      required: boolean;
      message?: string;
      options: string[];
    };
  };
};

export function EnhancedClass(config: ClassConfig) {
  return function(Target) {
    return class EnhancedClass extends Target {
      [cacheTypeConfigkey]: Map<string,FormPropertyConfig> | null
      /**
       * table column config
       */
      static get formConfig(): Map<string,FormPropertyConfig> {
        return getConfigMap<FormPropertyConfig>(EnhancedClass, cacheTypeConfigkey,formConfig.metaKey)
      }

      /**
       * get form init value
       */
      static getFormInitValues<T extends EnhancedClass>(item?: T): Partial<T> {
        const data:any  = {};
        const _item = new EnhancedClass({});
        EnhancedClass.formConfig.forEach((config,key) => {
          if (item && key in item) {
            data[key]  = item[key]
          } else if ('initValue' in config) {
            data[key]  = config.initValue
          } else {
            data[key] = _item[key] || ''
          }
        });
        return data as Partial<T>
      }

      static getFormItemConfig<T extends EnhancedClass>(overwriteConfig?: {
        [key: string]: any;
      }): FormItemConfigType<T> {
        const formConfig: any = {};
        EnhancedClass.formConfig.forEach((config,key) => {
          formConfig[key] = {
            form: {
              label: String(config.label || key),
              name: String(key),
              required: !!config.validationSchema,
              options: config.options || [],
              ...overwriteConfig
            }
          };
          if (config.validationSchema) {
            formConfig[key].validationSchema = config.validationSchema;
          }
          if (config.handleSubmitData) {
            formConfig[key].handleSubmitData = config.handleSubmitData;
          }
        })
        return formConfig as FormItemConfigType<T>
      }

      static handleToFormData<T extends EnhancedClass>(item: T) {
        let data = {}
        EnhancedClass.formConfig.forEach((config,key)=> {
          if (item.hasOwnProperty(key)) {
            data = {
              ...data,
              ...(EnhancedClass.formConfig
                .get(key).handleSubmitData ? EnhancedClass.formConfig
                .get(key).handleSubmitData(item, key) : {
                [key]: item[key] || ''
              })
            };
          }
          
        })
        return data
      }
    }
  }
}
```
在FormPage中使用


```tsx
export const PersonForm:FC<{
  onClose: () => void
}> = props => {
  const initialValues = Person.getFormInitValues<Person>()
  const formConfig = Person.getFormItemConfig<Person>();
  const schema = Object.entries(formConfig).reduce((pre, [key, value]) => {
    if (value.validationSchema) {
      pre[key] = value.validationSchema;
    }
    return pre;
  }, {});
  const validationSchema = Yup.object().shape(schema);
  
  function onSubmit(values) {
    const data = Person.handleToFormData(values);
    setTimeout(() => {
      console.log('---send to server', data)
      props.onClose()
    },10000)
  }
  return (
    <Formik 
      initialValues={initialValues} 
      onSubmit={onSubmit} 
      validationSchema={validationSchema}
    >
      {(formProps:FormikProps<any>) => {
        return (
          <TeaForm >
            <CustomInput {...formConfig.name.form} />
            <CustomInput {...formConfig.age.form} />
            <CustomSelect {...formConfig.sex.form} />
            <Button type="primary" htmlType="submit" onClick={() => {
              formProps.submitForm()
            }} >Submit</Button>
          </TeaForm>
        )
      }}
    </Formik>
  )
}
```
**👉  40行，我们有了个一个功能完备表单页**

<div><iframe src="https://stackblitz.com/edit/ts-model-decorator?embed=1&amp;file=index.tsx&amp;theme=dark"></iframe></div>
元编程减少样板代码Demo

[yijian166/ts-model-decorator](https://github.com/yijian166/ts-model-decorator)

### 效果
上文包含了不少的代码，但是大部头在如何将元数据转换成为页面组件可用的数据，也就是元编程的部分。

而业务页面，7行的Table页面，40行的Form页面，已经非常精简功能完备了。根据笔者实际项目中估计，可以节省至少40%的代码量。

## 元编程 vs. 配置系统
写到尾声，你大概会想到某些配置系统，前端CRUD这个从古就有的需求，自然早就有方案，用的最多的就是配置系统，在这里不会过多讨论。

简单来说，就是一个单独的系统，配置类似上文的元信息，然后使用固定模版生成代码。

思路实际上和本文的元编程类似，只是元编程成本低，你不需要单独做一个系统，更加轻量灵活，元编程代码在运行时，想象空间更大……

## 总结
上面只是table，form页面的代码展示，由此我们可以引申到很多类似的地方，甚至API的调用代码都可以在元编程中处理。

![decorator，reflect减少样板代码思路](https://image.hicc.pro/pro/2020/8/use-decorator-reflect-to-reduce-frontend-boilerplate-code.png?imageMogr2/auto-orient/thumbnail/660x/blur/1x0/quality/75)

元编程——将元数据转换成为页面组件可用的数据，这部分恰恰可以在团队内非常好共享也需要共同维护的部分，带来的好处也很明显：


- 最大的好处自然就是**生产效率的提高**了，而且是低成本的实现效率的提升(相比配置系统)。一些简单单纯的CURD页面甚至都不用写代码了。
- 更易维护的代码:
 1.  “瘦View“，专注业务，
 2.  更纯粹的Model，你可以和redux，mobx配合，甚至，你可以从React，换成Angular）
- 最后更重要的是，元编程是一个低成本，灵活，渐进的方案。它是一个运行时的方案，你不需要一步到罗马，徐徐图之……
- ……
![前端元编程，较少你的样板代码，加速前端开发](https://image.hicc.pro/pro/2020/8/meta programming vs normal program.png?imageMogr2/auto-orient/thumbnail/660x/blur/1x0/quality/75)

最后，本文更多是一次实践，一种思路，一种元编程在前端开发中的应用场景，最重要的还是抛砖引玉，希望前端小伙伴们能形成自己团队的的元编程实践，来解放生产力，更快搬砖～～