Ruby元编程技术详解(Ruby Metaprogramming techniques)

 更新时间:2015年04月29日 09:51:17   投稿:junjie  
这篇文章主要介绍了Ruby元编程技术详解(Ruby Metaprogramming techniques),本文讲解了11个关于元编程的技术和技巧,需要的朋友可以参考下

我最近考虑了很多元编程(Metaprogramming)的问题,并希望看到更多这方面技术的例子和讲解。无论好坏,元编程已经进入Ruby社区,并成为完成各种任务和简化代码的标准方式。既然找不到这类资源,我准备抛砖引玉写一些通用Ruby技术的文章。这些内容可能对从其它语言转向Ruby或者还没有体验到Ruby元编程乐趣的程序员非常有用。

1. 使用单例类 Use the singleton-class

  许多操作单个对象的方法是基于操作其单例类(singleton class),并且这样可以使元编程更简单。获得单例类的经典方法是执行如下代码:

复制代码 代码如下:

sclass = (class << self; self; end) 

  RCR231建议这样定义Kernel#singleton_class方法:
复制代码 代码如下:

module Kernel  
  def singleton_class  
    class << self; self; end 
  end 
end 

  我会在下文使用这个方法。

2. DSL的使用类方法来修改子类 Write DSL's using class-methods that rewrite subclasses

  当你想创建一个DSL来定义类信息时,最常见的问题是怎样表示信息来让框架的其它部分使用。以定义一个ActiveRecord模型对象为例:

复制代码 代码如下:

class Product < ActiveRecord::Base  
  set_table_name 'produce'   
end 

  在这个例子中,令人感兴趣的是set_table_name的使用。这是怎么起作用的呢?好吧,这里涉及到一个小魔法。这是一种实现方法:

复制代码 代码如下:

module ActiveRecord  
  class Base  
    def self.set_table_name name  
      define_attr_method :table_name, name  
    end 
    def self.define_attr_method(name, value)  
      singleton_class.send :alias_method, "original_#{name}", name  
      singleton_class.class_eval do   
        define_method(name) do     
          value  
        end 
      end 
    end 
  end   
end 

  这里令人感兴趣的是define_attr_method。在这个例子中我们需要获得Product类的单例类,但又不想修改ActiveRecord::Base。通过使用单例类我们达到了这个目的。我们为原来的方法取别名,再定义新的存取器(accessor)来返回值。如果ActiveRecord需要table name就可以直接调用存取器。这种动态创建方法和存取器的技术在单例类是很常见的,特别是Rails。

3. 动态创建class和module Create classes and modules dynamically

  Ruby允许你动态创建和修改class和module。你可以在没有冻结的class或module上做任何修改。特定情况下会很有用。Struct类可能是最好的例子:

复制代码 代码如下:

PersonVO = Struct.new(:name, :phone, :email)  
p1 = PersonVO.new(:name => "Ola Bini") 

  这会创建一个新类,并赋给PersonVO,然后创建一个类的实例。从草稿创建新类并定义新方法也很简单:
复制代码 代码如下:

c = Class.new 
c.class_eval do 
  define_method :foo do 
    puts "Hello World" 
  end 
end 
c.new.foo    # => "Hello World" 

  除了Struct,还能在SOAP4R和Camping找到轻松创建类的例子。Camping尤其令人感兴趣,因为它有专门的方法创建这些类,被你的controller和view继承。Camping的许多有趣的功能都是用这种方式实现的:
复制代码 代码如下:

def R(*urls); Class.new(R) { meta_def(:urls) { urls } };   
end 

  这使得可以这样创建controller:
class View < R '/view/(\d+)' 
  def get post_id  
  end 
end 


  你也可以这样创建module,然后在类中包含module。

4. 使用method_missing来做有趣的事 Use method_missing to do interesting things

  除了闭包(block),method_missing可能是Ruby最强大的特性,也是最容易滥用的一个。用好method_missing的话有些代码会变得超级简单,甚至是不能缺少。一个好的例子(Camping)是扩展Hash:

复制代码 代码如下:

class Hash 
  def method_missing(m,*a)  
    if m.to_s =~ /=$/  
      self[$`] = a[0]  
    elsif a.empty?    
      self[m]  
    else 
      raise NoMethodError, "#{m}" 
    end 
  end 
end 

  就可以这样使用hash:
复制代码 代码如下:

x = {'abc' => 123}  
x.abc # => 123  
x.foo = :baz 
x # => {'abc' => 123, 'foo' => :baz} 

  如你所见,如果有人调用了一个hash不存在的方法,则会搜索内部集合。如果方法名以=结尾,则会赋给同名的key。

  Markaby中可以找到另一个很好的method_missing技巧。以下引用的代码可以生成任何包含CSS class的XHTML标签:

复制代码 代码如下:

body do 
  h1.header 'Blog' 
  div.content do 
    'Hellu' 
  end 
end 

会生成:
复制代码 代码如下:

<body> 
  <h1 class="header">Blog</h1> 
  <div class="content"> 
    Hellu  
  </div> 
</body> 

  绝大多数这种功能,特别是CSS class名是通过method_missing设置了self的属性然后返回self。

5. 方法模式的调度 Dispatch on method-patterns

  这对于无法预测的方法来说可以轻松的达到可扩展性。我最近创建了一个小型验证框架,核心的验证类会找出自身所有以check_开头的方法并调用,这样就可以轻松地增加新的验证:只要往类或实例中添加新方法。
methods.grep /^check_/ do |m|  
  self.send m  
end 

  这非常简单,并且难以置信的强大。可以看一下Test::Unit到处使用这种方法。

6. 替换方法 Replacing methods

  有时候一个方法的实现不是你要的,或者只做了一半。标准的面向对象方法是继承并重载,再调用父类方法。仅当你有对象实例化的控制权时才有用,经常不是这种情况,继承也就没有价值。为得到同样的功能,可以重命名(alias)旧方法,并添加一个新的方法定义来调用旧方法,并确保旧方法的前后条件得到保留。

复制代码 代码如下:

class String 
  alias_method :original_reverse, :reverse 
  def reverse   
    puts "reversing, please wait..." original_reverse  
  end 
end 

  一个极端的用法是临时修改一个方法,然后再还原。例如:
复制代码 代码如下:

def trace(*mths)  
  add_tracing(*mths) # aliases the methods named, adding tracing      
  yield 
  remove_tracing(*mths) # removes the tracing aliases  
end 

  这个例子展示了编写add_tracing和remove_tracing的一种典型方法。它依赖于第1条的单例类:
复制代码 代码如下:

class Object    
  def add_tracing(*mths)      
    mths.each do |m|   
      singleton_class.send :alias_method, "traced_#{m}", m   
      singleton_class.send :define_method, m do |*args|  
        $stderr.puts "before #{m}(#{args.inspect})" 
        ret = self.send("traced_#{m}", *args)  
        $stderr.puts "after #{m} - #{ret.inspect}" 
        ret  
      end 
    end    
  end 
  def remove_tracing(*mths)     
    mths.each do |m|  
      singleton_class.send :alias_method, m, "traced_#{m}" 
    end 
  end 
end 
"abc".add_tracing :reverse 

  如果这些方法是添加到module(有一点点不同,看你能不能写出来!),你也可以在类而非实例上添加和删除tracing。

7. 使用nil类来引入空对象的重构 Use NilClass to implement the Introduce Null Object refactoring

  在Fowler的重构中,“引入空对象”的重构是一个对象要么存在,要么为空时有一个预定义值。典型例子如下:

复制代码 代码如下:

name = x.nil? ? "default name" : x.name 

  目前基于Java的重构会推荐创建一个类似于null的子类。例如NullPerson会继承Person,重载name方法总是返回"default name"。但是在Ruby中我们可以打开类,可以这样做:
复制代码 代码如下:

def nil.name; "default name"; end 
x # => nil  
name = x.name # => "default name" 

8. 学习eval的不同版本 Learn the different versions of eval

  Ruby有几种版本的执行方法(evaluation)。了解它们的区别和使用情景是很重要的。有eval、instance_eval、module_eval和class_eval几种。首先,class_eval是module_eval的别名。其次,eval和其他的有些不同。最重要的是eval只能够执行一个字符串,其它的可以执行block。这意味着eval是你做任何事的最后选择,它有它的用处,但绝大多数情况下应该用instance_eval和module_eval执行block。

  eval会在当前环境执行字符串,除非环境已经提供绑定(binding)。(见第11条)

  instance_eval会在接收者(reveiver)的上下文中执行字符串或block,没有指定的话self会作为接收者。

  module_eval会在调用的module的上下文中执行字符串或block。这个比较适合在module或单例类中定义新方法。instance_eval和module_eval的主要区别在于定义的方法会放在哪里。如果你用String.instance_eval定义foo方法会得到String.foo,如果是用module_eval会得到String.new.foo。

  module_eval几乎总是适用;要像对待瘟疫一样避免使用eval。遵守这些简单的规则会对你有好处。


9. 实例变量的内省 Introspect on instance variables

  Rails使用了一个技巧来使controller中的实例变量也能用在view中,就是内省一个对象的实例变量。这会严重破坏封装,然而有时候确实非常顺手。可以很容易的通过instance_variables、instance_variable_get和instance_variable_set实现。要把所有实例变量从一个复制到另一个,可以这样:

复制代码 代码如下:

from.instance_variables.each do |v|  
  to.instance_variable_set v, from.instance_variable_get(v)  
end 

10. 从block创建Proc并公开 Create Procs from blocks and send them around

  把一个Proc实例化保存在变量中并公开的做法使得很多API容易使用。这是Markaby用来管理CSS class定义的一种方法。很容易把block转换成Proc:
def create_proc(&p); p; end 
create_proc do 
  puts "hello" 
end       # => #<Proc ...> 

  调用也很容易:
p.call(*args) 

  如果要用proc来定义方法,应该用lambda来创建,就可以用return和break:
p = lambda { puts "hoho"; return 1 }  
define_method(:a, &p) 

  如果有block的话method_missing会调用block:
def method_missing(name, *args, &block)  
  block.call(*args) if block_given?  
end 
thismethoddoesntexist("abc","cde") do |*args|  
  p args  
end  # => ["abc","cde"] 


11. 用绑定(binding)来控制eval Use binding to control your evaluations

  如果你确实需要用eval,你可以控制哪些变量是有效的。这时候要用kernel方法binding来获得所绑定的对象。例如:

复制代码 代码如下:

def get_b; binding; end 
foo = 13  
eval("puts foo",get_b) # => NameError: undefined local variable or method `foo' for main:Object 

  ERb和Rails用这种技术来设置哪些实例变量是有效的。例如:
复制代码 代码如下:

class Holder  
  def get_b; binding; end 
end 
h = Holder.new 
h.instance_variable_set "@foo", 25  
eval("@foo",h.get_b) 

  希望这些技巧和技术已经为您阐明了元编程。我并不声称自己是Ruby或者元编程方面的专家,这只是我对这个问题的一些想法。

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