TypeScript Node.js: تطبيق أمان الأنواع من جانب الخادم

في المشهد المتطور باستمرار لتطوير الويب، يعد بناء تطبيقات جانب الخادم قوية وقابلة للصيانة أمرًا بالغ الأهمية. بينما كانت JavaScript لغة الويب لفترة طويلة، فإن طبيعتها الديناميكية قد تؤدي أحيانًا إلى أخطاء وقت التشغيل وصعوبات في توسيع نطاق المشاريع الكبيرة. يوفر TypeScript، وهو مجموعة فائقة من JavaScript تضيف التحديد الساكن للأنواع، حلاً قويًا لهذه التحديات. يجمع TypeScript مع Node.js بيئة جذابة لبناء أنظمة خلفية آمنة من حيث الأنواع، قابلة للتطوير، وقابلة للصيانة.

لماذا TypeScript لتطوير جانب الخادم باستخدام Node.js؟

يجلب TypeScript ثروة من الفوائد لتطوير Node.js، معالجةً العديد من القيود المتأصلة في التحديد الديناميكي للأنواع في JavaScript.

• أمان الأنواع المحسّن: يفرض TypeScript التحقق الصارم من الأنواع في وقت التحويل البرمجي، ويلتقط الأخطاء المحتملة قبل وصولها إلى مرحلة الإنتاج. هذا يقلل من مخاطر استثناءات وقت التشغيل ويحسن الاستقرار العام لتطبيقك. تخيل سيناريو حيث يتوقع واجهة برمجة التطبيقات (API) الخاصة بك معرف مستخدم كرقم ولكنها تتلقى سلسلة نصية. سيقوم TypeScript بالإبلاغ عن هذا الخطأ أثناء التطوير، مما يمنع تعطلًا محتملاً في الإنتاج.
• تحسين قابلية صيانة الكود: تجعل تعليقات الأنواع التوضيحية (Type annotations) الكود أسهل في الفهم وإعادة الهيكلة. عند العمل ضمن فريق، تساعد تعريفات الأنواع الواضحة المطورين على فهم الغرض والسلوك المتوقع لأجزاء مختلفة من قاعدة الكود بسرعة. هذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص للمشاريع طويلة الأجل ذات المتطلبات المتغيرة.
• دعم بيئة التطوير المتكاملة (IDE) المحسّن: يتيح التحديد الساكن للأنواع في TypeScript لبيئات التطوير المتكاملة (IDEs) توفير إكمال تلقائي فائق، وتنقل في الكود، وأدوات إعادة هيكلة. هذا يحسن بشكل كبير إنتاجية المطورين ويقلل من احتمالية الأخطاء. على سبيل المثال، يوفر تكامل TypeScript في VS Code اقتراحات ذكية وتمييزًا للأخطاء، مما يجعل التطوير أسرع وأكثر كفاءة.
• الكشف المبكر عن الأخطاء: من خلال تحديد الأخطاء المتعلقة بالأنواع أثناء التحويل البرمجي، يسمح لك TypeScript بإصلاح المشكلات في وقت مبكر من دورة التطوير، مما يوفر الوقت ويقلل من جهود التصحيح. يمنع هذا النهج الاستباقي الأخطاء من الانتشار عبر التطبيق والتأثير على المستخدمين.
• التبني التدريجي: TypeScript هو مجموعة فائقة من JavaScript، مما يعني أنه يمكن ترحيل كود JavaScript الحالي تدريجياً إلى TypeScript. هذا يسمح لك بتقديم أمان الأنواع بشكل تدريجي، دون الحاجة إلى إعادة كتابة كاملة لقاعدة الكود الخاصة بك.

إعداد مشروع TypeScript Node.js

للبدء باستخدام TypeScript وNode.js، ستحتاج إلى تثبيت Node.js وnpm (مدير حزم Node). بمجرد تثبيتهما، يمكنك اتباع هذه الخطوات لإعداد مشروع جديد:

1. إنشاء دليل المشروع: أنشئ دليلاً جديدًا لمشروعك وانتقل إليه في المحطة الطرفية الخاصة بك.
2. تهيئة مشروع Node.js: قم بتشغيل npm init -y لإنشاء ملف package.json.
3. تثبيت TypeScript: قم بتشغيل npm install --save-dev typescript @types/node لتثبيت TypeScript وتعاريف أنواع Node.js. توفر حزمة @types/node تعاريف الأنواع للوحدات المدمجة في Node.js، مما يسمح لـ TypeScript بفهم والتحقق من صحة كود Node.js الخاص بك.
4. إنشاء ملف تكوين TypeScript: قم بتشغيل npx tsc --init لإنشاء ملف tsconfig.json. يقوم هذا الملف بتكوين مترجم TypeScript ويحدد خيارات التحويل البرمجي.
5. تكوين tsconfig.json: افتح ملف tsconfig.json وقم بتكوينه وفقًا لاحتياجات مشروعك. تتضمن بعض الخيارات الشائعة:
• target: يحدد إصدار ECMAScript المستهدف (على سبيل المثال، "es2020"، "esnext").
• module: يحدد نظام الوحدة المراد استخدامه (على سبيل المثال، "commonjs"، "esnext").
• outDir: يحدد دليل الإخراج لملفات JavaScript المترجمة.
• rootDir: يحدد الدليل الجذر لملفات مصدر TypeScript.
• sourceMap: يمكّن إنشاء خرائط المصدر (source maps) لتسهيل التصحيح.
• strict: يمكّن التحقق الصارم من الأنواع.
• esModuleInterop: يمكّن التوافقية بين وحدات CommonJS ووحدات ES.

قد يبدو ملف tsconfig.json نموذجي هكذا:

{
  "compilerOptions": {
    "target": "es2020",
    "module": "commonjs",
    "outDir": "./dist",
    "rootDir": "./src",
    "sourceMap": true,
    "strict": true,
    "esModuleInterop": true,
    "skipLibCheck": true,
    "forceConsistentCasingInFileNames": true
  },
  "include": [
    "src/**/*"
  ]
}

يخبر هذا التكوين مترجم TypeScript بتحويل جميع ملفات .ts في دليل src، وإخراج ملفات JavaScript المترجمة إلى دليل dist، وإنشاء خرائط مصدر للتصحيح.

التعليقات التوضيحية والواجهات الأساسية للأنواع

يقدم TypeScript تعليقات توضيحية للأنواع (type annotations)، والتي تسمح لك بتحديد أنواع المتغيرات، ومعاملات الدوال، وقيم الإرجاع بشكل صريح. وهذا يمكّن مترجم TypeScript من إجراء فحص الأنواع واكتشاف الأخطاء مبكرًا.

الأنواع الأساسية

يدعم TypeScript الأنواع الأساسية التالية:

• string: يمثل القيم النصية.
• number: يمثل القيم الرقمية.
• boolean: يمثل القيم المنطقية (true أو false).
• null: يمثل الغياب المتعمد لقيمة.
• undefined: يمثل متغيرًا لم يتم تعيين قيمة له.
• symbol: يمثل قيمة فريدة وغير قابلة للتغيير.
• bigint: يمثل الأعداد الصحيحة ذات الدقة التعسفية.
• any: يمثل قيمة من أي نوع (استخدمها باعتدال).
• unknown: يمثل قيمة نوعها غير معروف (أكثر أمانًا من any).
• void: يمثل غياب قيمة إرجاع من دالة.
• never: يمثل قيمة لا تحدث أبدًا (مثل دالة تُلقي خطأ دائمًا).
• array: يمثل مجموعة مرتبة من القيم من نفس النوع (على سبيل المثال، string[]، number[]).
• tuple: يمثل مجموعة مرتبة من القيم ذات أنواع محددة (على سبيل المثال، [string, number]).
• enum: يمثل مجموعة من الثوابت المسماة.
• object: يمثل نوعًا غير بدائي.

إليك بعض الأمثلة على تعليقات الأنواع التوضيحية:

let name: string = "John Doe";
let age: number = 30;
let isStudent: boolean = false;

function greet(name: string): string {
  return `Hello, ${name}!`;
}

let numbers: number[] = [1, 2, 3, 4, 5];

let person: { name: string; age: number } = {
  name: "Jane Doe",
  age: 25,
};

الواجهات

تحدد الواجهات بنية الكائن. إنها تحدد الخصائص والأساليب التي يجب أن يمتلكها الكائن. تعد الواجهات طريقة قوية لفرض أمان الأنواع وتحسين قابلية صيانة الكود.

إليك مثال على واجهة:

interface User {
  id: number;
  name: string;
  email: string;
  isActive: boolean;
}

function getUser(id: number): User {
  // ... fetch user data from database
  return {
    id: 1,
    name: "John Doe",
    email: "john.doe@example.com",
    isActive: true,
  };
}

let user: User = getUser(1);

console.log(user.name); // John Doe

في هذا المثال، تحدد الواجهة User بنية كائن المستخدم. تقوم الدالة getUser بإرجاع كائن يتوافق مع الواجهة User. إذا أرجعت الدالة كائنًا لا يتطابق مع الواجهة، سيقوم مترجم TypeScript بإلقاء خطأ.

الأسماء المستعارة للأنواع (Type Aliases)

تنشئ الأسماء المستعارة للأنواع اسمًا جديدًا للنوع. إنها لا تنشئ نوعًا جديدًا - بل تعطي نوعًا موجودًا اسمًا أكثر وصفية أو ملاءمة.

type StringOrNumber = string | number;

let value: StringOrNumber = "hello";
value = 123;

//Type alias for a complex object
type Point = {
 x: number;
 y: number;
};

const myPoint: Point = { x: 10, y: 20 };

بناء واجهة برمجة تطبيقات بسيطة باستخدام TypeScript وNode.js

لنقم ببناء واجهة برمجة تطبيقات REST بسيطة باستخدام TypeScript وNode.js وExpress.js.

1. تثبيت Express.js وتعريفات أنواعه: قم بتشغيل npm install express @types/express
2. أنشئ ملفًا باسم src/index.ts بالرمز التالي:

import express, { Request, Response } from 'express';

const app = express();
const port = process.env.PORT || 3000;

interface Product {
  id: number;
  name: string;
  price: number;
}

const products: Product[] = [
  { id: 1, name: 'Laptop', price: 1200 },
  { id: 2, name: 'Keyboard', price: 75 },
  { id: 3, name: 'Mouse', price: 25 },
];

app.get('/products', (req: Request, res: Response) => {
  res.json(products);
});

app.get('/products/:id', (req: Request, res: Response) => {
  const productId = parseInt(req.params.id);
  const product = products.find(p => p.id === productId);

  if (product) {
    res.json(product);
  } else {
    res.status(404).json({ message: 'Product not found' });
  }
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server is running on port ${port}`);
});

ينشئ هذا الرمز واجهة برمجة تطبيقات Express.js بسيطة بنقطتي نهاية:

• /products: يُرجع قائمة بالمنتجات.
• /products/:id: يُرجع منتجًا معينًا حسب المعرف.

تحدد واجهة Product بنية كائن المنتج. تحتوي مصفوفة products على قائمة بكائنات المنتجات التي تتوافق مع واجهة Product.

لتشغيل واجهة برمجة التطبيقات، ستحتاج إلى تحويل كود TypeScript وتشغيل خادم Node.js:

1. تحويل كود TypeScript: قم بتشغيل npm run tsc (قد تحتاج إلى تعريف هذا السكريبت في package.json كـ "tsc": "tsc").
2. تشغيل خادم Node.js: قم بتشغيل node dist/index.js.

يمكنك بعد ذلك الوصول إلى نقاط نهاية واجهة برمجة التطبيقات في متصفحك أو باستخدام أداة مثل curl:

curl http://localhost:3000/products
curl http://localhost:3000/products/1

تقنيات TypeScript المتقدمة لتطوير جانب الخادم

يوفر TypeScript العديد من الميزات المتقدمة التي يمكن أن تزيد من تعزيز أمان الأنواع وجودة الكود في تطوير جانب الخادم.

الأنواع العامة (Generics)

تسمح لك الأنواع العامة بكتابة كود يمكنه العمل مع أنواع مختلفة دون التضحية بأمان الأنواع. إنها توفر طريقة لتضمين الأنواع كمعاملات، مما يجعل الكود الخاص بك أكثر قابلية لإعادة الاستخدام ومرونة.

إليك مثال على دالة عامة:

function identity<T>(arg: T): T {
  return arg;
}

let myString: string = identity<string>("hello");
let myNumber: number = identity<number>(123);

في هذا المثال، تأخذ الدالة identity وسيطًا من النوع T وتُرجع قيمة من نفس النوع. يشير بناء الجملة <T> إلى أن T هو معامل نوع. عند استدعاء الدالة، يمكنك تحديد نوع T بشكل صريح (على سبيل المثال، identity<string>) أو السماح لـ TypeScript باستنتاجه من الوسيط (على سبيل المثال، identity("hello")).

الاتحادات المميزة (Discriminated Unions)

تعد الاتحادات المميزة، والمعروفة أيضًا بالاتحادات الموسومة، طريقة قوية لتمثيل القيم التي يمكن أن تكون أحد أنواع مختلفة. غالبًا ما تُستخدم لنمذجة آلات الحالة أو لتمثيل أنواع مختلفة من الأخطاء.

إليك مثال على اتحاد مميز:

type Success = {
  status: 'success';
  data: any;
};

type Error = {
  status: 'error';
  message: string;
};

type Result = Success | Error;

function handleResult(result: Result) {
  if (result.status === 'success') {
    console.log('Success:', result.data);
  } else {
    console.error('Error:', result.message);
  }
}

const successResult: Success = { status: 'success', data: { name: 'John Doe' } };
const errorResult: Error = { status: 'error', message: 'Something went wrong' };

handleResult(successResult);
handleResult(errorResult);

في هذا المثال، النوع Result هو اتحاد مميز لأنواع Success وError. خاصية status هي المميز (discriminator)، والذي يشير إلى نوع القيمة. تستخدم الدالة handleResult المميز لتحديد كيفية معالجة القيمة.

الأنواع المساعدة (Utility Types)

يوفر TypeScript العديد من أنواع الأدوات المساعدة المدمجة التي يمكن أن تساعدك في التعامل مع الأنواع وإنشاء كود أكثر إيجازًا وتعبيرية. تتضمن بعض أنواع الأدوات المساعدة شائعة الاستخدام ما يلي:

• Partial<T>: يجعل جميع خصائص T اختيارية.
• Required<T>: يجعل جميع خصائص T مطلوبة.
• Readonly<T>: يجعل جميع خصائص T للقراءة فقط.
• Pick<T, K>: ينشئ نوعًا جديدًا يحتوي فقط على خصائص T التي تكون مفاتيحها في K.
• Omit<T, K>: ينشئ نوعًا جديدًا يحتوي على جميع خصائص T باستثناء تلك التي تكون مفاتيحها في K.
• Record<K, T>: ينشئ نوعًا جديدًا بمفاتيح من النوع K وقيم من النوع T.
• Exclude<T, U>: يستبعد من T جميع الأنواع التي يمكن تعيينها إلى U.
• Extract<T, U>: يستخرج من T جميع الأنواع التي يمكن تعيينها إلى U.
• NonNullable<T>: يستبعد null وundefined من T.
• Parameters<T>: يحصل على معاملات نوع دالة T في مجموعة (tuple).
• ReturnType<T>: يحصل على نوع الإرجاع لنوع دالة T.
• InstanceType<T>: يحصل على نوع المثيل لنوع دالة البناء T.

إليك بعض الأمثلة على كيفية استخدام أنواع الأدوات المساعدة:

interface User {
  id: number;
  name: string;
  email: string;
}

// Make all properties of User optional
type PartialUser = Partial<User>;

// Create a type with only the name and email properties of User
type UserInfo = Pick<User, 'name' | 'email'>;

// Create a type with all properties of User except the id
type UserWithoutId = Omit<User, 'id'>;

اختبار تطبيقات TypeScript Node.js

الاختبار جزء أساسي من بناء تطبيقات جانب الخادم قوية وموثوقة. عند استخدام TypeScript، يمكنك الاستفادة من نظام الأنواع لكتابة اختبارات أكثر فعالية وقابلية للصيانة.

تشمل أطر الاختبار الشائعة لـ Node.js Jest وMocha. توفر هذه الأطر مجموعة متنوعة من الميزات لكتابة اختبارات الوحدات، واختبارات التكامل، واختبارات النهاية إلى النهاية.

إليك مثال على اختبار وحدة باستخدام Jest:

// src/utils.ts
export function add(a: number, b: number): number {
  return a + b;
}

// test/utils.test.ts
import { add } from '../src/utils';

describe('add', () => {
  it('should return the sum of two numbers', () => {
    expect(add(1, 2)).toBe(3);
  });

  it('should handle negative numbers', () => {
    expect(add(-1, 2)).toBe(1);
  });
});

في هذا المثال، تم اختبار الدالة add باستخدام Jest. تجمع كتلة describe الاختبارات ذات الصلة معًا. تحدد كتل it حالات الاختبار الفردية. تُستخدم الدالة expect لإجراء تأكيدات حول سلوك الكود.

عند كتابة اختبارات لكود TypeScript، من المهم التأكد من أن اختباراتك تغطي جميع سيناريوهات الأنواع الممكنة. يتضمن ذلك الاختبار بأنواع مختلفة من المدخلات، والاختبار بقيم فارغة وغير معرفة (null and undefined)، والاختبار ببيانات غير صالحة.

أفضل الممارسات لتطوير TypeScript Node.js

لضمان أن تكون مشاريع TypeScript Node.js الخاصة بك منظمة جيدًا، وقابلة للصيانة، وقابلة للتطوير، من المهم اتباع بعض أفضل الممارسات:

• استخدم الوضع الصارم (strict mode): قم بتمكين الوضع الصارم في ملف tsconfig.json الخاص بك لفرض فحص أكثر صرامة للأنواع واكتشاف الأخطاء المحتملة مبكرًا.
• حدد واجهات وأنواعًا واضحة: استخدم الواجهات والأنواع لتحديد بنية بياناتك وضمان أمان الأنواع في جميع أنحاء تطبيقك.
• استخدم الأنواع العامة (generics): استخدم الأنواع العامة لكتابة كود قابل لإعادة الاستخدام يمكنه العمل مع أنواع مختلفة دون التضحية بأمان الأنواع.
• استخدم الاتحادات المميزة (discriminated unions): استخدم الاتحادات المميزة لتمثيل القيم التي يمكن أن تكون أحد أنواع مختلفة.
• اكتب اختبارات شاملة: اكتب اختبارات وحدات، واختبارات تكامل، واختبارات شاملة (end-to-end) للتأكد من أن الكود الخاص بك يعمل بشكل صحيح وأن تطبيقك مستقر.
• اتبع أسلوب ترميز متسقًا: استخدم منسق كود مثل Prettier ومدققًا مثل ESLint لفرض أسلوب ترميز متسق واكتشاف الأخطاء المحتملة. هذا مهم بشكل خاص عند العمل مع فريق للحفاظ على قاعدة كود متسقة. هناك العديد من خيارات التكوين لـ ESLint وPrettier التي يمكن مشاركتها عبر الفريق.
• استخدم حقن التبعية (dependency injection): حقن التبعية هو نمط تصميم يسمح لك بفصل الكود الخاص بك وجعله أكثر قابلية للاختبار. يمكن لأدوات مثل InversifyJS مساعدتك في تنفيذ حقن التبعية في مشاريع TypeScript Node.js الخاصة بك.
• طبق معالجة الأخطاء بشكل صحيح: طبق معالجة أخطاء قوية لالتقاط الاستثناءات والتعامل معها برشاقة. استخدم كتل try-catch وتسجيل الأخطاء لمنع تطبيقك من التعطل وتوفير معلومات تصحيح مفيدة.
• استخدم مجمّع وحدات (module bundler): استخدم مجمّع وحدات مثل Webpack أو Parcel لتجميع الكود الخاص بك وتحسينه للإنتاج. بينما غالبًا ما يرتبط بتطوير الواجهة الأمامية، يمكن أن تكون مجمعات الوحدات مفيدة لمشاريع Node.js أيضًا، خاصة عند العمل مع وحدات ES.
• فكر في استخدام إطار عمل: استكشف أطر عمل مثل NestJS أو AdonisJS التي توفر بنية واتفاقيات لبناء تطبيقات Node.js قابلة للتطوير والصيانة باستخدام TypeScript. غالبًا ما تتضمن هذه الأطر ميزات مثل حقن التبعية، والتوجيه، ودعم البرمجيات الوسيطة (middleware).

اعتبارات النشر

نشر تطبيق TypeScript Node.js مشابه لنشر تطبيق Node.js قياسي. ومع ذلك، هناك بعض الاعتبارات الإضافية:

• التحويل البرمجي: ستحتاج إلى تحويل كود TypeScript الخاص بك إلى JavaScript قبل نشره. يمكن القيام بذلك كجزء من عملية البناء الخاصة بك.
• خرائط المصدر (Source Maps): فكر في تضمين خرائط المصدر في حزمة النشر الخاصة بك لتسهيل تصحيح الأخطاء في مرحلة الإنتاج.
• متغيرات البيئة (Environment Variables): استخدم متغيرات البيئة لتكوين تطبيقك لبيئات مختلفة (على سبيل المثال، التطوير، التدريج، الإنتاج). هذه ممارسة قياسية ولكنها تصبح أكثر أهمية عند التعامل مع الكود المترجم.

تشمل منصات النشر الشائعة لـ Node.js ما يلي:

• AWS (خدمات ويب أمازون): تقدم مجموعة متنوعة من الخدمات لنشر تطبيقات Node.js، بما في ذلك EC2، Elastic Beanstalk، وLambda.
• Google Cloud Platform (GCP): توفر خدمات مشابهة لـ AWS، بما في ذلك Compute Engine، App Engine، وCloud Functions.
• Microsoft Azure: تقدم خدمات مثل Virtual Machines، App Service، وAzure Functions لنشر تطبيقات Node.js.
• Heroku: منصة كخدمة (PaaS) تبسط نشر وإدارة تطبيقات Node.js.
• DigitalOcean: توفر خوادم افتراضية خاصة (VPS) يمكنك استخدامها لنشر تطبيقات Node.js.
• Docker: تقنية الحاويات التي تسمح لك بتغليف تطبيقك واعتماداته في حاوية واحدة. هذا يجعل من السهل نشر تطبيقك في أي بيئة تدعم Docker.

الخاتمة

يقدم TypeScript تحسينًا كبيرًا على JavaScript التقليدي لبناء تطبيقات جانب الخادم قوية وقابلة للتطوير باستخدام Node.js. من خلال الاستفادة من أمان الأنواع، ودعم بيئات التطوير المتكاملة المحسّن، وميزات اللغة المتقدمة، يمكنك إنشاء أنظمة خلفية أكثر قابلية للصيانة، وموثوقية، وكفاءة. على الرغم من وجود منحنى تعليمي ينطوي عليه اعتماد TypeScript، فإن الفوائد طويلة الأجل من حيث جودة الكود وإنتاجية المطورين تجعله استثمارًا قيمًا. مع استمرار تزايد الطلب على التطبيقات ذات البنية الجيدة والقابلة للصيانة، فإن TypeScript مهيأ ليصبح أداة متزايدة الأهمية لمطوري جانب الخادم في جميع أنحاء العالم.