شیء مقدار در ماژول جاوا اسکریپت: مدل‌سازی داده‌های تغییرناپذیر

در توسعه مدرن جاوا اسکریپت، تضمین یکپارچگی داده و قابلیت نگهداری کد از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از تکنیک‌های قدرتمند برای دستیابی به این هدف، بهره‌گیری از اشیاء مقدار (Value Objects) در برنامه‌های ماژولار جاوا اسکریپت است. اشیاء مقدار، به‌ویژه زمانی که با تغییرناپذیری (immutability) ترکیب شوند، رویکردی قوی برای مدل‌سازی داده ارائه می‌دهند که به کدی تمیزتر، قابل پیش‌بینی‌تر و با قابلیت تست آسان‌تر منجر می‌شود.

شیء مقدار (Value Object) چیست؟

شیء مقدار یک شیء کوچک و ساده است که یک مفهوم ارزشی را نمایندگی می‌کند. برخلاف موجودیت‌ها (entities) که با هویتشان تعریف می‌شوند، اشیاء مقدار با ویژگی‌هایشان تعریف می‌شوند. دو شیء مقدار در صورتی برابر در نظر گرفته می‌شوند که ویژگی‌هایشان برابر باشد، صرف‌نظر از هویت شیء آن‌ها. نمونه‌های رایج از اشیاء مقدار عبارتند از:

• واحد پول (Currency): یک ارزش پولی را نشان می‌دهد (مثلاً، ۱۰ دلار آمریکا، ۵ یورو).
• بازه زمانی (Date Range): یک تاریخ شروع و پایان را نشان می‌دهد.
• آدرس ایمیل (Email Address): یک آدرس ایمیل معتبر را نشان می‌دهد.
• کد پستی (Postal Code): یک کد پستی معتبر برای یک منطقه خاص را نشان می‌دهد. (مثلاً، 90210 در آمریکا، SW1A 0AA در بریتانیا، 10115 در آلمان، 〒100-0001 در ژاپن)
• شماره تلفن (Phone Number): یک شماره تلفن معتبر را نشان می‌دهد.
• مختصات (Coordinates): یک موقعیت جغرافیایی (طول و عرض جغرافیایی) را نشان می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی یک شیء مقدار عبارتند از:

• تغییرناپذیری (Immutability): پس از ایجاد، وضعیت یک شیء مقدار قابل تغییر نیست. این ویژگی خطر عوارض جانبی ناخواسته را از بین می‌برد.
• برابری بر اساس مقدار: دو شیء مقدار اگر مقادیرشان برابر باشد، مساوی هستند، نه اگر در حافظه به یک شیء اشاره کنند.
• کپسوله‌سازی (Encapsulation): نمایش داخلی مقدار پنهان است و دسترسی از طریق متدها فراهم می‌شود. این امر امکان اعتبارسنجی را فراهم کرده و یکپارچگی مقدار را تضمین می‌کند.

چرا از اشیاء مقدار استفاده کنیم؟

به‌کارگیری اشیاء مقدار در برنامه‌های جاوا اسکریپت شما مزایای قابل توجهی را به همراه دارد:

• بهبود یکپارچگی داده: اشیاء مقدار می‌توانند محدودیت‌ها و قوانین اعتبارسنجی را در زمان ایجاد اعمال کنند و اطمینان حاصل کنند که همیشه از داده‌های معتبر استفاده می‌شود. به عنوان مثال، یک شیء مقدار `EmailAddress` می‌تواند بررسی کند که رشته ورودی واقعاً یک فرمت ایمیل معتبر است. این کار شانس انتشار خطاها در سیستم شما را کاهش می‌دهد.
• کاهش عوارض جانبی: تغییرناپذیری امکان تغییرات ناخواسته در وضعیت شیء مقدار را از بین می‌برد و منجر به کدی قابل پیش‌بینی‌تر و قابل اعتمادتر می‌شود.
• تست ساده‌تر: از آنجایی که اشیاء مقدار تغییرناپذیر هستند و برابری آن‌ها بر اساس مقدار است، تست واحد بسیار آسان‌تر می‌شود. شما می‌توانید به سادگی اشیاء مقدار را با مقادیر مشخص ایجاد کرده و آن‌ها را با نتایج مورد انتظار مقایسه کنید.
• افزایش وضوح کد: اشیاء مقدار با نمایش صریح مفاهیم دامنه، کد شما را گویاتر و قابل فهم‌تر می‌کنند. به جای پاس دادن رشته‌ها یا اعداد خام، می‌توانید از اشیاء مقداری مانند `Currency` یا `PostalCode` استفاده کنید که هدف کد شما را واضح‌تر می‌کند.
• افزایش ماژولار بودن: اشیاء مقدار منطق خاص مربوط به یک مقدار مشخص را کپسوله می‌کنند، که تفکیک مسئولیت‌ها را ترویج داده و کد شما را ماژولارتر می‌کند.
• همکاری بهتر: استفاده از اشیاء مقدار استاندارد، درک مشترک را در بین تیم‌ها ترویج می‌دهد. به عنوان مثال، همه می‌دانند که یک شیء 'Currency' چه چیزی را نشان می‌دهد.

پیاده‌سازی اشیاء مقدار در ماژول‌های جاوا اسکریپت

بیایید بررسی کنیم که چگونه می‌توان اشیاء مقدار را در جاوا اسکریپت با استفاده از ماژول‌های ES پیاده‌سازی کرد، با تمرکز بر تغییرناپذیری و کپسوله‌سازی مناسب.

مثال: شیء مقدار EmailAddress

یک شیء مقدار ساده `EmailAddress` را در نظر بگیرید. ما از یک عبارت باقاعده (regular expression) برای اعتبارسنجی فرمت ایمیل استفاده خواهیم کرد.

            // email-address.js

const EMAIL_REGEX = /^[\w-\.]+@([\w-]+\.)+[\w-]{2,4}$/;

class EmailAddress {
  constructor(value) {
    if (!EmailAddress.isValid(value)) {
      throw new Error('Invalid email address format.');
    }
    
    // Private property (using closure)
    let _value = value;

    this.getValue = () => _value; // Getter

    // Prevent modification from outside the class
    Object.freeze(this);
  }

  getValue() {
    return this.value;
  }

  toString() {
    return this.getValue();
  }

  static isValid(value) {
    return EMAIL_REGEX.test(value);
  }

  equals(other) {
    if (!(other instanceof EmailAddress)) {
      return false;
    }
    return this.getValue() === other.getValue();
  }
}

export default EmailAddress;
            

              
                Copy
              
            
          

توضیحات:

• صدور ماژول: کلاس `EmailAddress` به عنوان یک ماژول صادر (export) می‌شود، که آن را در بخش‌های مختلف برنامه شما قابل استفاده مجدد می‌کند.
• اعتبارسنجی: سازنده (constructor) آدرس ایمیل ورودی را با استفاده از یک عبارت باقاعده (`EMAIL_REGEX`) اعتبارسنجی می‌کند. اگر ایمیل نامعتبر باشد، یک خطا پرتاب می‌کند. این کار تضمین می‌کند که فقط اشیاء `EmailAddress` معتبر ایجاد می‌شوند.
• تغییرناپذیری: `Object.freeze(this)` از هرگونه تغییر در شیء `EmailAddress` پس از ایجاد آن جلوگیری می‌کند. تلاش برای تغییر یک شیء منجمد (frozen) منجر به خطا می‌شود. ما همچنین از closure برای پنهان کردن ویژگی `_value` استفاده می‌کنیم، که دسترسی مستقیم به آن از خارج از کلاس را غیرممکن می‌سازد.
• متد `getValue()`: متد `getValue()` دسترسی کنترل‌شده به مقدار آدرس ایمیل زیربنایی را فراهم می‌کند.
• متد `toString()`: متد `toString()` به شیء مقدار اجازه می‌دهد تا به راحتی به یک رشته تبدیل شود.
• متد استاتیک `isValid()`: یک متد استاتیک `isValid()` به شما امکان می‌دهد تا بدون ایجاد یک نمونه از کلاس، بررسی کنید که آیا یک رشته یک آدرس ایمیل معتبر است یا خیر.
• متد `equals()`: متد `equals()` دو شیء `EmailAddress` را بر اساس مقادیرشان مقایسه می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که برابری بر اساس محتوا تعیین می‌شود، نه هویت شیء.

مثال کاربرد

            // main.js

import EmailAddress from './email-address.js';

try {
  const email1 = new EmailAddress('test@example.com');
  const email2 = new EmailAddress('test@example.com');
  const email3 = new EmailAddress('invalid-email'); // This will throw an error

  console.log(email1.getValue()); // Output: test@example.com
  console.log(email1.toString()); // Output: test@example.com

  console.log(email1.equals(email2)); // Output: true

  // Attempting to modify email1 will throw an error (strict mode required)
  // email1.value = 'new-email@example.com'; // Error: Cannot assign to read only property 'value' of object '#<EmailAddress>'
} catch (error) {
  console.error(error.message); // Output: Invalid email address format.
}
            

              
                Copy
              
            
          

مزایای نشان داده شده

این مثال اصول اصلی اشیاء مقدار را نشان می‌دهد:

• اعتبارسنجی: سازنده `EmailAddress` اعتبارسنجی فرمت ایمیل را اعمال می‌کند.
• تغییرناپذیری: فراخوانی `Object.freeze()` از تغییرات جلوگیری می‌کند.
• برابری مبتنی بر مقدار: متد `equals()` آدرس‌های ایمیل را بر اساس مقادیرشان مقایسه می‌کند.

ملاحظات پیشرفته

تایپ‌اسکریپت (Typescript)

در حالی که مثال قبلی از جاوا اسکریپت خالص استفاده می‌کند، تایپ‌اسکریپت می‌تواند به طور قابل توجهی توسعه و استحکام اشیاء مقدار را افزایش دهد. تایپ‌اسکریپت به شما امکان می‌دهد تا برای اشیاء مقدار خود تایپ تعریف کنید، که بررسی نوع در زمان کامپایل و بهبود قابلیت نگهداری کد را فراهم می‌کند. در اینجا نحوه پیاده‌سازی شیء مقدار `EmailAddress` با استفاده از تایپ‌اسکریپت آمده است:

            // email-address.ts

const EMAIL_REGEX = /^[\w-\.]+@([\w-]+\.)+[\w-]{2,4}$/;

class EmailAddress {
  private readonly value: string;

  constructor(value: string) {
    if (!EmailAddress.isValid(value)) {
      throw new Error('Invalid email address format.');
    }
    this.value = value;
    Object.freeze(this);
  }

  getValue(): string {
    return this.value;
  }

  toString(): string {
    return this.value;
  }

  static isValid(value: string): boolean {
    return EMAIL_REGEX.test(value);
  }

  equals(other: EmailAddress): boolean {
    return this.value === other.getValue();
  }
}

export default EmailAddress;
            

              
                Copy
              
            
          

بهبودهای کلیدی با تایپ‌اسکریپت:

• ایمنی نوع (Type Safety): ویژگی `value` به صراحت به عنوان `string` تایپ‌گذاری شده است، و سازنده اطمینان حاصل می‌کند که فقط رشته‌ها پاس داده می‌شوند.
• ویژگی‌های فقط-خواندنی (Readonly): کلمه کلیدی `readonly` تضمین می‌کند که ویژگی `value` فقط در سازنده قابل تخصیص است، که تغییرناپذیری را بیشتر تقویت می‌کند.
• تکمیل خودکار کد و تشخیص خطا بهبود یافته: تایپ‌اسکریپت تکمیل خودکار کد بهتری را فراهم می‌کند و به شناسایی خطاهای مربوط به تایپ در طول توسعه کمک می‌کند.

تکنیک‌های برنامه‌نویسی تابعی

شما همچنین می‌توانید اشیاء مقدار را با استفاده از اصول برنامه‌نویسی تابعی پیاده‌سازی کنید. این رویکرد اغلب شامل استفاده از توابع برای ایجاد و دستکاری ساختارهای داده تغییرناپذیر است.

            // currency.js

import { isNil, isNumber, isString } from 'lodash-es';

function Currency(amount, code) {
  if (!isNumber(amount)) {
    throw new Error('Amount must be a number');
  }

  if (!isString(code) || code.length !== 3) {
    throw new Error('Code must be a 3-letter string');
  }

  const _amount = amount;
  const _code = code.toUpperCase();

  return Object.freeze({
    getAmount: () => _amount,
    getCode: () => _code,
    toString: () => `${_code} ${_amount}`,
    equals: (other) => {
      if (isNil(other) || typeof other.getAmount !== 'function' || typeof other.getCode !== 'function') {
        return false;
      }

      return other.getAmount() === _amount && other.getCode() === _code;
    }
  });
}

export default Currency;

// Example
// const price = Currency(19.99, 'USD');
            

              
                Copy
              
            
          

توضیحات:

• تابع کارخانه‌ای (Factory Function): تابع `Currency` به عنوان یک کارخانه عمل می‌کند، یک شیء تغییرناپذیر ایجاد و بازمی‌گرداند.
• بستارها (Closures): متغیرهای `_amount` و `_code` در محدوده تابع محصور شده‌اند، که آن‌ها را خصوصی و از بیرون غیرقابل دسترس می‌کند.
• تغییرناپذیری: `Object.freeze()` تضمین می‌کند که شیء بازگردانده شده قابل تغییر نیست.

سریال‌سازی و دی‌سریال‌سازی (Serialization and Deserialization)

هنگام کار با اشیاء مقدار، به‌ویژه در سیستم‌های توزیع‌شده یا هنگام ذخیره داده‌ها، اغلب نیاز به سریال‌سازی آن‌ها (تبدیل به یک فرمت رشته‌ای مانند JSON) و دی‌سریال‌سازی آن‌ها (تبدیل مجدد از فرمت رشته‌ای به یک شیء مقدار) خواهید داشت. هنگام استفاده از سریال‌سازی JSON، معمولاً مقادیر خامی را که نماینده شیء مقدار هستند (نمایش `string`، نمایش `number` و غیره) دریافت می‌کنید.

هنگام دی‌سریال‌سازی، اطمینان حاصل کنید که همیشه نمونه شیء مقدار را با استفاده از سازنده آن مجدداً ایجاد می‌کنید تا اعتبارسنجی و تغییرناپذیری اعمال شود.

            // Serialization
const email = new EmailAddress('test@example.com');
const emailJSON = JSON.stringify(email.getValue()); // Serialize the underlying value
console.log(emailJSON); // Output: "test@example.com"

// Deserialization
const deserializedEmail = new EmailAddress(JSON.parse(emailJSON)); // Re-create the Value Object
console.log(deserializedEmail.getValue()); // Output: test@example.com
            

              
                Copy
              
            
          

نمونه‌های واقعی

اشیاء مقدار را می‌توان در سناریوهای مختلفی به کار برد:

• تجارت الکترونیک (E-commerce): نمایش قیمت محصولات با استفاده از یک شیء مقدار `Currency`، برای اطمینان از مدیریت یکپارچه ارز. اعتبارسنجی SKUهای محصول با یک شیء مقدار `SKU`.
• برنامه‌های مالی: مدیریت مقادیر پولی و شماره حساب‌ها با اشیاء مقدار `Money` و `AccountNumber`، اعمال قوانین اعتبارسنجی و جلوگیری از خطا.
• برنامه‌های جغرافیایی: نمایش مختصات با یک شیء مقدار `Coordinates`، برای اطمینان از اینکه مقادیر طول و عرض جغرافیایی در محدوده‌های معتبر قرار دارند. نمایش کشورها با یک شیء مقدار `CountryCode` (مثلاً، "US", "GB", "DE", "JP", "BR").
• مدیریت کاربران: اعتبارسنجی آدرس‌های ایمیل، شماره تلفن‌ها و کدهای پستی با استفاده از اشیاء مقدار اختصاصی.
• لجستیک: مدیریت آدرس‌های حمل و نقل با یک شیء مقدار `Address`، برای اطمینان از اینکه تمام فیلدهای مورد نیاز موجود و معتبر هستند.

مزایای فراتر از کد

• همکاری بهبود یافته: اشیاء مقدار واژگان مشترکی را در تیم و پروژه شما تعریف می‌کنند. وقتی همه بفهمند یک `PostalCode` یا `PhoneNumber` چه چیزی را نشان می‌دهد، همکاری به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد.
• پذیرش آسان‌تر اعضای جدید: اعضای جدید تیم می‌توانند با درک هدف و محدودیت‌های هر شیء مقدار، به سرعت مدل دامنه را درک کنند.
• کاهش بار شناختی: با کپسوله کردن منطق پیچیده و اعتبارسنجی در داخل اشیاء مقدار، توسعه‌دهندگان را آزاد می‌کنید تا بر روی منطق کسب و کار سطح بالاتر تمرکز کنند.

بهترین شیوه‌ها برای اشیاء مقدار

• آن‌ها را کوچک و متمرکز نگه دارید: یک شیء مقدار باید یک مفهوم واحد و به خوبی تعریف شده را نمایندگی کند.
• تغییرناپذیری را اعمال کنید: از تغییر وضعیت شیء مقدار پس از ایجاد جلوگیری کنید.
• برابری مبتنی بر مقدار را پیاده‌سازی کنید: اطمینان حاصل کنید که دو شیء مقدار اگر مقادیرشان برابر باشد، مساوی در نظر گرفته می‌شوند.
• یک متد `toString()` فراهم کنید: این کار نمایش اشیاء مقدار به صورت رشته برای لاگ‌گیری و اشکال‌زدایی را آسان‌تر می‌کند.
• تست‌های واحد جامع بنویسید: اعتبارسنجی، برابری و تغییرناپذیری اشیاء مقدار خود را به طور کامل تست کنید.
• از نام‌های معنادار استفاده کنید: نام‌هایی را انتخاب کنید که به وضوح مفهومی را که شیء مقدار نمایندگی می‌کند، منعکس کند (مثلاً، `EmailAddress`, `Currency`, `PostalCode`).

نتیجه‌گیری

اشیاء مقدار روشی قدرتمند برای مدل‌سازی داده‌ها در برنامه‌های جاوا اسکریپت ارائه می‌دهند. با پذیرش تغییرناپذیری، اعتبارسنجی و برابری مبتنی بر مقدار، می‌توانید کدی قوی‌تر، قابل نگهداری‌تر و تست‌پذیرتر ایجاد کنید. چه در حال ساخت یک برنامه وب کوچک یا یک سیستم سازمانی در مقیاس بزرگ باشید، گنجاندن اشیاء مقدار در معماری شما می‌تواند به طور قابل توجهی کیفیت و قابلیت اطمینان نرم‌افزار شما را بهبود بخشد. با استفاده از ماژول‌ها برای سازماندهی و صدور این اشیاء، شما اجزای بسیار قابل استفاده مجددی ایجاد می‌کنید که به یک پایگاه کد ماژولارتر و ساختاریافته‌تر کمک می‌کند. پذیرش اشیاء مقدار گام مهمی در جهت ساخت برنامه‌های جاوا اسکریپت تمیزتر، قابل اعتمادتر و قابل فهم‌تر برای مخاطبان جهانی است.