Typy šablonových literálů v TypeScriptu pro typově bezpečná API

Typy šablonových literálů v TypeScriptu jsou mocnou funkcí představenou v TypeScriptu 4.1, která umožňuje provádět manipulaci s řetězci na úrovni typů. Otevírají svět možností pro vytváření vysoce typově bezpečných a udržovatelných API, což vám umožňuje zachytit chyby již při kompilaci, které by se jinak projevily až za běhu. To zase vede ke zlepšení vývojářského zážitku, snadnějšímu refaktoringu a robustnějšímu kódu.

Co jsou typy šablonových literálů?

Ve svém jádru jsou typy šablonových literálů typy řetězcových literálů, které mohou být vytvořeny kombinací typů řetězcových literálů, sjednocovacích typů (union types) a typových proměnných. Představte si je jako interpolaci řetězců pro typy. To vám umožňuje vytvářet nové typy založené na existujících, což poskytuje vysoký stupeň flexibility a expresivity.

Zde je jednoduchý příklad:

type Greeting = "Hello, World!";

type PersonalizedGreeting<T extends string> = `Hello, ${T}!`;

type MyGreeting = PersonalizedGreeting<"Alice">; // typ MyGreeting je "Hello, Alice!"

V tomto příkladu je PersonalizedGreeting typ šablonového literálu, který přijímá generický typový parametr T, jenž musí být řetězec. Následně vytvoří nový typ interpolací řetězcového literálu "Hello, " s hodnotou T a řetězcového literálu "!". Výsledný typ, MyGreeting, je "Hello, Alice!".

Výhody použití typů šablonových literálů

• Zvýšená typová bezpečnost: Zachycení chyb při kompilaci místo za běhu.
• Zlepšená udržovatelnost kódu: Usnadňuje pochopení, úpravu a refaktoring vašeho kódu.
• Lepší vývojářský zážitek: Poskytuje přesnější a užitečnější automatické doplňování a chybové zprávy.
• Generování kódu: Umožňuje vytváření generátorů kódu, které produkují typově bezpečný kód.
• Návrh API: Vynucuje omezení na použití API a zjednodušuje zpracování parametrů.

Příklady použití v praxi

1. Definice API endpointů

Typy šablonových literálů lze použít k definování typů API endpointů, což zajišťuje, že jsou API předávány správné parametry a že je odpověď správně zpracována. Představte si e-commerce platformu, která podporuje více měn, jako jsou USD, EUR a JPY.

type Currency = "USD" | "EUR" | "JPY";
type ProductID = string; //V praxi by to mohl být specifičtější typ

type GetProductEndpoint<C extends Currency> = `/products/${ProductID}/${C}`;

type USDEndpoint = GetProductEndpoint<"USD">; // typ USDEndpoint je "/products/${string}/USD"

Tento příklad definuje typ GetProductEndpoint, který jako typový parametr přijímá měnu. Výsledný typ je typ řetězcového literálu, který představuje API endpoint pro získání produktu v zadané měně. Pomocí tohoto přístupu můžete zajistit, že API endpoint je vždy sestaven správně a že je použita správná měna.

2. Validace dat

Typy šablonových literálů lze použít k validaci dat při kompilaci. Například byste je mohli použít k ověření formátu telefonního čísla nebo e-mailové adresy. Představte si, že potřebujete ověřit mezinárodní telefonní čísla, která mohou mít různé formáty v závislosti na kódu země.

type CountryCode = "+1" | "+44" | "+81"; // USA, UK, Japonsko
type PhoneNumber<C extends CountryCode, N extends string> = `${C}-${N}`;

type ValidUSPhoneNumber = PhoneNumber<"+1", "555-123-4567">; // typ ValidUSPhoneNumber je "+1-555-123-4567"

//Poznámka: Složitější validace může vyžadovat kombinaci typů šablonových literálů s podmíněnými typy.

Tento příklad ukazuje, jak byste mohli vytvořit základní typ telefonního čísla, který vynucuje specifický formát. Sofistikovanější validace by mohla zahrnovat použití podmíněných typů a vzorů podobných regulárním výrazům v rámci šablonového literálu.

3. Generování kódu

Typy šablonových literálů lze použít ke generování kódu při kompilaci. Například byste je mohli použít k generování názvů React komponent na základě názvu dat, která zobrazují. Běžným vzorem je generování názvů komponent podle vzoru <Entity>Details.

type Entity = "User" | "Product" | "Order";
type ComponentName<E extends Entity> = `${E}Details`;

type UserDetailsComponent = ComponentName<"User">; // typ UserDetailsComponent je "UserDetails"

To vám umožňuje automaticky generovat názvy komponent, které jsou konzistentní a popisné, což snižuje riziko konfliktů v pojmenování a zlepšuje čitelnost kódu.

4. Zpracování událostí

Typy šablonových literálů jsou vynikající pro definování názvů událostí typově bezpečným způsobem, což zajišťuje správnou registraci posluchačů událostí a že obslužné rutiny událostí obdrží očekávaná data. Představte si systém, kde jsou události kategorizovány podle modulu a typu události, oddělené dvojtečkou.

type Module = "user" | "product" | "order";
type EventType = "created" | "updated" | "deleted";
type EventName<M extends Module, E extends EventType> = `${M}:${E}`;

type UserCreatedEvent = EventName<"user", "created">; // typ UserCreatedEvent je "user:created"

interface EventMap {
  [key: EventName<Module, EventType>]: (data: any) => void; //Příklad: Typ pro zpracování událostí
}

Tento příklad ukazuje, jak vytvářet názvy událostí, které se řídí konzistentním vzorem, což zlepšuje celkovou strukturu a typovou bezpečnost systému událostí.

Pokročilé techniky

1. Kombinace s podmíněnými typy

Typy šablonových literálů lze kombinovat s podmíněnými typy a vytvářet tak ještě sofistikovanější transformace typů. Podmíněné typy umožňují definovat typy, které závisí na jiných typech, což vám umožňuje provádět složitou logiku na úrovni typů.

type ToUpperCase<S extends string> = S extends Uppercase<S> ? S : Uppercase<S>;

type MaybeUpperCase<S extends string, Upper extends boolean> = Upper extends true ? ToUpperCase<S> : S;

type Example = MaybeUpperCase<"hello", true>; // typ Example je "HELLO"
type Example2 = MaybeUpperCase<"world", false>; // typ Example2 je "world"

V tomto příkladu MaybeUpperCase přijímá řetězec a booleovskou hodnotu. Pokud je booleovská hodnota true, převede řetězec na velká písmena; jinak vrátí řetězec tak, jak je. To ukazuje, jak můžete podmíněně upravovat typy řetězců.

2. Použití s mapovanými typy

Typy šablonových literálů lze použít s mapovanými typy k transformaci klíčů typu objektu. Mapované typy umožňují vytvářet nové typy iterací přes klíče existujícího typu a aplikací transformace na každý klíč. Běžným případem použití je přidání předpony nebo přípony ke klíčům objektu.

type MyObject = {
  name: string;
  age: number;
};

type AddPrefix<T, Prefix extends string> = {
  [K in keyof T as `${Prefix}${string & K}`]: T[K];
};

type PrefixedObject = AddPrefix<MyObject, "data_">;
// typ PrefixedObject je {
//    data_name: string;
//    data_age: number;
// }

Zde AddPrefix přijímá typ objektu a předponu. Poté vytvoří nový typ objektu se stejnými vlastnostmi, ale s přidanou předponou ke každému klíči. To může být užitečné pro generování datových přenosových objektů (DTO) nebo jiných typů, kde potřebujete upravit názvy vlastností.

3. Vestavěné typy pro manipulaci s řetězci

TypeScript poskytuje několik vestavěných typů pro manipulaci s řetězci, jako jsou Uppercase, Lowercase, Capitalize a Uncapitalize, které lze použít ve spojení s typy šablonových literálů k provádění složitějších transformací řetězců.

type MyString = "hello world";

type CapitalizedString = Capitalize<MyString>; // typ CapitalizedString je "Hello world"

type UpperCasedString = Uppercase<MyString>;   // typ UpperCasedString je "HELLO WORLD"

Tyto vestavěné typy usnadňují provádění běžných manipulací s řetězci bez nutnosti psát vlastní typovou logiku.

Osvědčené postupy

• Udržujte jednoduchost: Vyhněte se příliš složitým typům šablonových literálů, které jsou obtížně srozumitelné a udržovatelné.
• Používejte popisné názvy: Používejte popisné názvy pro své typové proměnné, abyste zlepšili čitelnost kódu.
• Důkladně testujte: Důkladně testujte své typy šablonových literálů, abyste se ujistili, že se chovají podle očekávání.
• Dokumentujte svůj kód: Jasně dokumentujte svůj kód, abyste vysvětlili účel a chování vašich typů šablonových literálů.
• Zvažte výkon: Ačkoli jsou typy šablonových literálů mocné, mohou také ovlivnit výkon při kompilaci. Dbejte na složitost svých typů a vyhněte se zbytečným výpočtům.

Běžná úskalí

• Nadměrná složitost: Příliš složité typy šablonových literálů mohou být obtížně srozumitelné a udržovatelné. Rozdělte složité typy na menší, lépe zvládnutelné části.
• Problémy s výkonem: Složité výpočty typů mohou zpomalit dobu kompilace. Profilujte svůj kód a v případě potřeby optimalizujte.
• Problémy s odvozováním typů: TypeScript nemusí být vždy schopen odvodit správný typ pro složité typy šablonových literálů. V případě potřeby poskytněte explicitní typové anotace.
• Sjednocení řetězců vs. literály: Při práci s typy šablonových literálů si buďte vědomi rozdílu mezi sjednocením řetězců a řetězcovými literály. Použití sjednocení řetězců tam, kde se očekává řetězcový literál, může vést k neočekávanému chování.

Alternativy

Ačkoli typy šablonových literálů nabízejí mocný způsob, jak dosáhnout typové bezpečnosti při vývoji API, existují alternativní přístupy, které mohou být v určitých situacích vhodnější.

• Validace za běhu: Použití knihoven pro validaci za běhu, jako je Zod nebo Yup, může poskytnout podobné výhody jako typy šablonových literálů, ale za běhu místo při kompilaci. To může být užitečné pro validaci dat, která pocházejí z externích zdrojů, jako je vstup od uživatele nebo odpovědi API.
• Nástroje pro generování kódu: Nástroje pro generování kódu jako OpenAPI Generator mohou generovat typově bezpečný kód ze specifikací API. To může být dobrá volba, pokud máte dobře definované API a chcete automatizovat proces generování klientského kódu.
• Ruční definice typů: V některých případech může být jednodušší definovat typy ručně namísto použití typů šablonových literálů. To může být dobrá volba, pokud máte malý počet typů a nepotřebujete flexibilitu typů šablonových literálů.

Závěr

Typy šablonových literálů v TypeScriptu jsou cenným nástrojem pro vytváření typově bezpečných a udržovatelných API. Umožňují vám provádět manipulaci s řetězci na úrovni typů, což vám umožňuje zachytit chyby již při kompilaci a zlepšit celkovou kvalitu vašeho kódu. Porozuměním konceptům a technikám probíraným v tomto článku můžete využít typy šablonových literálů k vytváření robustnějších, spolehlivějších a vývojářsky přívětivějších API. Ať už vytváříte složitou webovou aplikaci nebo jednoduchý nástroj pro příkazovou řádku, typy šablonových literálů vám mohou pomoci psát lepší kód v TypeScriptu.

Zvažte prozkoumání dalších příkladů a experimentování s typy šablonových literálů ve svých vlastních projektech, abyste plně pochopili jejich potenciál. Čím více je budete používat, tím více se seznámíte s jejich syntaxí a schopnostmi, což vám umožní vytvářet skutečně typově bezpečné a robustní aplikace.