Decoradores y redirecciones, call/apply

JavaScript ofrece una flexibilidad excepcional cuando se trata de funciones. Se pueden pasar, usar como objetos, y ahora veremos cómo redirigir las llamadas entre ellas y decorarlas.

Caché transparente

Digamos que tenemos una función slow(x), que es pesada para la CPU, pero cuyos resultados son “estables”: es decir que con la misma x siempre devuelve el mismo resultado.

Si la función se llama con frecuencia, es posible que queramos almacenar en caché (recordar) los resultados obtenidos para evitar perder tiempo en calcularlos de nuevo.

Pero en lugar de agregar esta funcionalidad en slow(), crearemos una función contenedora (en inglés “wrapper”, envoltorio) que agregue almacenamiento en caché. Como veremos, hacer esto tiene sus beneficios.

Aquí está el código, seguido por su explicación:

function slow(x) {
  // puede haber un trabajo pesado de CPU aquí
  alert(`Called with ${x}`);
  return x;
}

function cachingDecorator(func) {
  let cache = new Map();

  return function(x) {
    if (cache.has(x)) {  // si hay tal propiedad en caché
      return cache.get(x); // lee el resultado
    }

    let result = func(x);  // de lo contrario llame a func

    cache.set(x, result);  // y almacenamos en caché (recordamos) el resultado
    return result;
  };
}

slow = cachingDecorator(slow);

alert( slow(1) ); // slow(1) es cacheado y se devuelve el resultado
alert( "Again: " + slow(1) ); // el resultado slow(1) es devuelto desde caché

alert( slow(2) ); // slow(2) es cacheado y devuelve el resultado
alert( "Again: " + slow(2) ); // el resultado slow(2) es devuelto desde caché

En el código anterior, cachingDecorator es un decorador: una función especial que toma otra función y altera su comportamiento.

La idea es que podemos llamar a cachingDecorator para cualquier función, y devolver el contenedor de almacenamiento en caché. Eso es genial, porque podemos tener muchas funciones que podrían usar dicha función, y todo lo que tenemos que hacer es aplicarles ‘cachingDecorator’.

Al separar el caché del código de la función principal, también permite mantener el código principal más simple.

El resultado de cachingDecorator(func) es un contenedor: function(x) que envuelve la llamada de func(x) en la lógica de almacenamiento en caché:

Desde un código externo, la función slow envuelta sigue haciendo lo mismo. Simplemente se agregó un aspecto de almacenamiento en caché a su comportamiento.

Para resumir, hay varios beneficios de usar un cachingDecorator separado en lugar de alterar el código de slow en sí mismo:

• El cachingDecorator es reutilizable. Podemos aplicarlo a otra función.
• La lógica de almacenamiento en caché es independiente, no aumentó la complejidad de slow en sí misma (si hubiera alguna).
• Podemos combinar múltiples decoradores si es necesario.

Usando “func.call” para el contexto

El decorador de caché mencionado anteriormente no es adecuado para trabajar con métodos de objetos.

Por ejemplo, en el siguiente código, worker.slow() deja de funcionar después de la decoración:

// // haremos el trabajo en caché de .slow
let worker = {
  someMethod() {
    return 1;
  },

  slow(x) {
    // una aterradora tarea muy pesada para la CPU
    alert("Called with " + x);
    return x * this.someMethod(); // (*)
  }
};

// el mismo código de antes
function cachingDecorator(func) {
  let cache = new Map();
  return function(x) {
    if (cache.has(x)) {
      return cache.get(x);
    }
    let result = func(x); // (**)
    cache.set(x, result);
    return result;
  };
}

alert( worker.slow(1) ); // el método original funciona

worker.slow = cachingDecorator(worker.slow); // ahora hazlo en caché

alert( worker.slow(2) ); // Whoops! Error: Cannot read property 'someMethod' of undefined

El error ocurre en la línea (*) que intenta acceder a this.someMethod y falla. ¿Puedes ver por qué?

La razón es que el contenedor llama a la función original como func(x) en la línea (**). Y, cuando se llama así, la función obtiene this = undefined.

Observaríamos un síntoma similar si intentáramos ejecutar:

let func = worker.slow;
func(2);

Entonces, el contenedor pasa la llamada al método original, pero sin el contexto this. De ahí el error.

Vamos a solucionar esto:

Hay un método de función especial incorporado func.call(context, …args) que permite llamar a una función que establece explícitamente this.

La sintaxis es:

func.call(context, arg1, arg2, ...)

Ejecuta func proporcionando el primer argumento como this, y el siguiente como los argumentos.

En pocas palabras, estas dos llamadas hacen casi lo mismo:

func(1, 2, 3);
func.call(obj, 1, 2, 3)

Ambos llaman func con argumentos 1, 2 y 3. La única diferencia es que func.call también establece this en obj.

Como ejemplo, en el siguiente código llamamos a sayHi en el contexto de diferentes objetos: sayHi.call(user) ejecuta sayHi estableciendo this = user, y la siguiente línea establece this = admin:

function sayHi() {
  alert(this.name);
}

let user = { name: "John" };
let admin = { name: "Admin" };

// use call para pasar diferentes objetos como "this"
sayHi.call( user ); // John
sayHi.call( admin ); // Admin

Y aquí usamos call para llamar a say con el contexto y la frase dados:

function say(phrase) {
  alert(this.name + ': ' + phrase);
}

let user = { name: "John" };

// user se convierte en this, y "Hello" se convierte en el primer argumento
say.call( user, "Hello" ); // John: Hello

En nuestro caso, podemos usar call en el contenedor para pasar el contexto a la función original:

let worker = {
  someMethod() {
    return 1;
  },

  slow(x) {
    alert("Called with " + x);
    return x * this.someMethod(); // (*)
  }
};

function cachingDecorator(func) {
  let cache = new Map();
  return function(x) {
    if (cache.has(x)) {
      return cache.get(x);
    }
    let result = func.call(this, x); // "this" se pasa correctamente ahora
    cache.set(x, result);
    return result;
  };
}

worker.slow = cachingDecorator(worker.slow); // ahora hazlo en caché

alert( worker.slow(2) ); // funciona
alert( worker.slow(2) ); // funciona, no llama al original (en caché)

Ahora todo está bien.

Para aclararlo todo, veamos más profundamente cómo se transmite this:

1. Después del decorador worker.slow, ahora el contenedor es function(x) { ... }.
2. Entonces, cuando worker.slow(2) se ejecuta, el contenedor toma 2 como un argumento y a this=worker (objeto antes del punto).
3. Dentro del contenedor, suponiendo que el resultado aún no se haya almacenado en caché, func.call(this, x) pasa el this actual (=worker) y el argumento actual (=2) al método original.

Veamos los multi-argumentos

Ahora hagamos que cachingDecorator sea aún más universal. Hasta ahora solo funcionaba con funciones de un sólo argumento.

Ahora, ¿cómo almacenar en caché el método multi-argumento worker.slow?

let worker = {
  slow(min, max) {
    return min + max; // una aterradora tarea muy pesada para la CPU
  }
};

// debería recordar llamadas del mismo argumento
worker.slow = cachingDecorator(worker.slow);

Anteriormente, para un solo argumento x podríamos simplemente usar cache.set(x, result) para guardar el resultado y cache.get(x) para recuperarlo. Pero ahora necesitamos recordar el resultado para una combinación de argumentos (min, max). El Map nativo toma solo un valor como clave.

Hay muchas posibles soluciones:

1. Implemente una nueva estructura de datos similar a un mapa (o use una de un tercero) que sea más versátil y permita múltiples propiedades.
2. Use mapas anidados: cache.set(min) será un Map que almacena el par (max, result). Así podemos obtener result como cache.get(min).get(max).
3. Una dos valores en uno. En nuestro caso particular, podemos usar un string "min,max" como la propiedad de Map. Por flexibilidad, podemos permitir proporcionar un función hashing para el decorador, que sabe hacer un valor de muchos.

Para muchas aplicaciones prácticas, la tercera variante es lo suficientemente buena, por lo que nos mantendremos en esa opción.

También necesitamos pasar no solo x sino todos los argumentos en func.call. Recordemos que en una función(), con el uso de arguments podemos obtener un pseudo-array de sus argumentos, así que func.call(this, x) debería reemplazarse por func.call(this, ...arguments).

Aquí un mejorado y más potente cachingDecorator:

let worker = {
  slow(min, max) {
    alert(`Called with ${min},${max}`);
    return min + max;
  }
};

function cachingDecorator(func, hash) {
  let cache = new Map();
  return function() {
    let key = hash(arguments); // (*)
    if (cache.has(key)) {
      return cache.get(key);
    }

    let result = func.call(this, ...arguments); // (**)

    cache.set(key, result);
    return result;
  };
}

function hash(args) {
  return args[0] + ',' + args[1];
}

worker.slow = cachingDecorator(worker.slow, hash);

alert( worker.slow(3, 5) ); // funciona
alert( "Again " + worker.slow(3, 5) ); // lo mismo (cacheado)

Ahora funciona con cualquier número de argumentos (aunque la función hash también necesitaría ser ajustada para permitir cualquier número de argumentos. Una forma interesante de manejar esto se tratará a continuación).

Hay dos cambios:

• En la línea (*) llama a hash para crear una sola propiedad de arguments. Aquí usamos una simple función de “unión” que convierte los argumentos (3, 5) en la propiedad "3,5". Los casos más complejos pueden requerir otras funciones hash.
• Entonces (**) usa func.call(this, ...arguments) para pasar tanto el contexto como todos los argumentos que obtuvo el contenedor (no solo el primero) a la función original.

func.apply

En vez de func.call(this, ...arguments), podríamos usar func.apply(this, arguments).

La sintaxis del método incorporado func.apply es:

func.apply(context, args)

Ejecuta la configuración func this = context y usa un objeto tipo array args como lista de argumentos.

La única diferencia de sintaxis entre call y apply es que call espera una lista de argumentos, mientras que apply lleva consigo un objeto tipo matriz.

Entonces estas dos llamadas son casi equivalentes:

func.call(context, ...args);
func.apply(context, args);

Estas hacen la misma llamada de func con el contexto y argumento dados.

Solo hay una sutil diferencia con respect○ a args:

• La sintaxis con el operador “spread” ... – en call permite pasar una lista iterable args.
• La opción apply – acepta solamente args que sean símil-array.

Para los objetos que son iterables y símil-array, como un array real, podemos usar cualquiera de ellos, pero apply probablemente será más rápido porque la mayoría de los motores de JavaScript lo optimizan mejor internamente.

Pasar todos los argumentos junto con el contexto a otra función se llama redirección de llamadas.

Esta es la forma más simple:

let wrapper = function() {
  return func.apply(this, arguments);
};

Cuando un código externo llama a tal contenedor wrapper, no se puede distinguir de la llamada de la función original func .

Préstamo de método

Ahora hagamos una pequeña mejora en la función de hash:

function hash(args) {
  return args[0] + ',' + args[1];
}

A partir de ahora, funciona solo en dos argumentos. Sería mejor si pudiera adherir (glue) cualquier número de args.

La solución natural sería usar el método arr.join:

function hash(args) {
  return args.join();
}

… desafortunadamente, eso no funcionará. Esto es debido a que estamos llamando a hash (arguments), y el objeto arguments es iterable y símil-array (no es un array real).

Por lo tanto, llamar a join en él fallará, como podemos ver a continuación:

function hash() {
  alert( arguments.join() ); // Error: arguments.join is not a function
}

hash(1, 2);

Aún así, hay una manera fácil de usar la unión (join) de arrays:

function hash() {
  alert( [].join.call(arguments) ); // 1,2
}

hash(1, 2);

El truco se llama préstamo de método (method borrowing).

Tomamos (prestado) el método join de un array regular ([].join) y usamos [].join.call para ejecutarlo en el contexto de arguments.

¿Por qué funciona?

Esto se debe a que el algoritmo interno del método nativo arr.join (glue) es muy simple.

Tomado de la especificación casi “tal cual”:

1. Hacer que glue sea el primer argumento o, si no hay argumentos, entonces una coma ",".
2. Hacer que result sea una cadena vacía.
3. Adosar this[0] a result.
4. Adherir glue y this[1].
5. Adherir glue y this[2].
6. …hacerlo hasta que la cantidad this.length de elementos estén adheridos.
7. Devolver result.

Entonces, técnicamente toma a this y le une this[0], this[1]… etc. Está escrito intencionalmente de una manera que permite cualquier tipo de array this (no es una coincidencia, muchos métodos siguen esta práctica). Es por eso que también funciona con this = arguments

Decoradores y propiedades de funciones

Por lo general, es seguro reemplazar una función o un método con un decorador, excepto por una pequeña cosa. Si la función original tenía propiedades (como func.calledCount o cualquier otra) entonces la función decoradora no las proporcionará. Porque es una envoltura. Por lo tanto, se debe tener cuidado al usarlo.

En el ejemplo anterior, si la función slow tuviera propiedades, cachingDecorator(slow) sería un contenedor sin dichas propiedades.

Algunos decoradores pueden proporcionar sus propias propiedades. P.ej. un decorador puede contar cuántas veces se invocó una función y cuánto tiempo tardó, y exponer esta información por medio de propiedades del contenedor.

Existe una forma de crear decoradores que mantienen el acceso a las propiedades de la función, pero esto requiere el uso de un objeto especial Proxy para ajustar una función. Lo discutiremos más adelante en el artículo Proxy y Reflect.

Resumen

El decorador es un contenedor alrededor de una función que altera su comportamiento. El trabajo principal todavía lo realiza la función.

Los decoradores se pueden ver como “características” o “aspectos” que se pueden agregar a una función. Podemos agregar uno o agregar muchos. ¡Y todo esto sin cambiar su código!

Para implementar cachingDecorator, hemos estudiado los siguientes métodos:

• func.call(context, arg1, arg2…) – llama a func con el contexto y argumentos dados.
• func.apply(context, args) – llama a func, pasando context como this, y un símil-array args como lista de argumentos.

La redirección de llamadas genérica generalmente se realiza con apply:

let wrapper = function() {
  return original.apply(this, arguments);
};

También vimos un ejemplo de préstamo de método cuando tomamos un método de un objeto y lo “llamamos” (call) en el contexto de otro objeto. Es bastante común tomar métodos de array y aplicarlos al símil-array arguments. La alternativa es utilizar el objeto de parámetros rest, que es un array real.

Hay muchos decoradores a tu alrededor. Verifica qué tan bien los entendiste resolviendo las tareas de este capítulo.