۲۵ مرداد ۱۴۰۴فارسی

پتانسیل TypeScript برای انواع افکت و چگونگی فعال‌سازی ردیابی قوی عوارض جانبی را که به برنامه‌های قابل پیش‌بینی‌تر و قابل نگهداری‌تر منجر می‌شود، کاوش کنید.

انواع افکت در TypeScript: راهنمای عملی برای ردیابی عوارض جانبی

در توسعه نرم‌افزار مدرن، مدیریت عوارض جانبی برای ساخت برنامه‌های قوی و قابل پیش‌بینی بسیار حیاتی است. عوارض جانبی، مانند تغییر وضعیت سراسری، انجام عملیات ورودی/خروجی، یا پرتاب استثناها، می‌توانند پیچیدگی را افزایش داده و درک کد را دشوارتر کنند. در حالی که TypeScript به طور بومی از «انواع افکت» اختصاصی به همان شکلی که برخی زبان‌های کاملاً تابعی (مانند Haskell، PureScript) پشتیبانی می‌کنند، پشتیبانی نمی‌کند، ما می‌توانیم از سیستم نوع قدرتمند TypeScript و اصول برنامه‌نویسی تابعی برای دستیابی به ردیابی مؤثر عوارض جانبی استفاده کنیم. این مقاله رویکردها و تکنیک‌های مختلف برای مدیریت و ردیابی عوارض جانبی در پروژه‌های TypeScript را بررسی می‌کند و کدی قابل نگهداری‌تر و قابل اعتمادتر را امکان‌پذیر می‌سازد.

عوارض جانبی چیست؟

گفته می‌شود یک تابع دارای عارضه جانبی است اگر هر وضعیتی را خارج از محدوده محلی خود تغییر دهد یا با دنیای خارج به روشی که مستقیماً به مقدار بازگشتی آن مربوط نیست، تعامل داشته باشد. نمونه‌های رایج عوارض جانبی عبارتند از:

تغییر متغیرهای سراسری
انجام عملیات ورودی/خروجی (مانند خواندن یا نوشتن در یک فایل یا پایگاه داده)
ارسال درخواست‌های شبکه
پرتاب استثناها
لاگ کردن در کنسول
تغییر آرگومان‌های تابع

در حالی که عوارض جانبی اغلب ضروری هستند، عوارض جانبی کنترل‌نشده می‌توانند منجر به رفتار غیرقابل پیش‌بینی شوند، آزمایش را دشوار کرده و به قابلیت نگهداری کد آسیب برسانند. در یک برنامه جهانی‌شده، درخواست‌های شبکه، عملیات پایگاه داده یا حتی لاگ‌گیری ساده که به درستی مدیریت نشده باشند، می‌توانند تأثیرات بسیار متفاوتی در مناطق مختلف و پیکربندی‌های زیرساختی داشته باشند.

چرا عوارض جانبی را ردیابی کنیم؟

ردیابی عوارض جانبی مزایای متعددی را ارائه می‌دهد:

بهبود خوانایی و قابلیت نگهداری کد: شناسایی صریح عوارض جانبی، درک و استدلال در مورد کد را آسان‌تر می‌کند. توسعه‌دهندگان می‌توانند به سرعت مناطق بالقوه نگران‌کننده را شناسایی کرده و نحوه تعامل بخش‌های مختلف برنامه را درک کنند.
افزایش قابلیت آزمایش: با جداسازی عوارض جانبی، می‌توانیم تست‌های واحد متمرکزتر و قابل اعتمادتری بنویسیم. Mock کردن و Stub کردن آسان‌تر می‌شود و به ما امکان می‌دهد منطق اصلی توابع خود را بدون تأثیرپذیری از وابستگی‌های خارجی آزمایش کنیم.
مدیریت بهتر خطا: دانستن اینکه عوارض جانبی در کجا رخ می‌دهند به ما امکان می‌دهد استراتژی‌های مدیریت خطای هدفمندتری را پیاده‌سازی کنیم. ما می‌توانیم خرابی‌های بالقوه را پیش‌بینی کرده و آن‌ها را به آرامی مدیریت کنیم و از خرابی‌های غیرمنتظره یا خرابی داده‌ها جلوگیری کنیم.
افزایش پیش‌بینی‌پذیری: با کنترل عوارض جانبی، می‌توانیم برنامه‌های خود را قابل پیش‌بینی‌تر و قطعی‌تر کنیم. این امر به ویژه در سیستم‌های پیچیده که تغییرات جزئی می‌توانند پیامدهای گسترده‌ای داشته باشند، مهم است.
اشکال‌زدایی ساده‌تر: هنگامی که عوارض جانبی ردیابی می‌شوند، ردیابی جریان داده‌ها و شناسایی علت اصلی باگ‌ها آسان‌تر می‌شود. لاگ‌ها و ابزارهای اشکال‌زدایی می‌توانند برای مشخص کردن منبع مشکلات به طور مؤثرتری استفاده شوند.

رویکردهایی برای ردیابی عوارض جانبی در TypeScript

در حالی که TypeScript فاقد انواع افکت داخلی است، چندین تکنیک می‌تواند برای دستیابی به مزایای مشابه استفاده شود. بیایید برخی از رایج‌ترین رویکردها را بررسی کنیم:

۱. اصول برنامه‌نویسی تابعی

پذیرش اصول برنامه‌نویسی تابعی، اساس مدیریت عوارض جانبی در هر زبانی، از جمله TypeScript است. اصول کلیدی عبارتند از:

تغییرناپذیری: از تغییر مستقیم ساختارهای داده خودداری کنید. به جای آن، کپی‌های جدیدی با تغییرات مورد نظر ایجاد کنید. این کار به جلوگیری از عوارض جانبی غیرمنتظره کمک می‌کند و استدلال در مورد کد را آسان‌تر می‌سازد. کتابخانه‌هایی مانند Immutable.js یا Immer.js می‌توانند برای مدیریت داده‌های تغییرناپذیر مفید باشند.
توابع خالص: توابعی بنویسید که برای ورودی یکسان همیشه خروجی یکسانی را برگردانند و هیچ عارضه جانبی نداشته باشند. این توابع برای آزمایش و ترکیب آسان‌تر هستند.
ترکیب: توابع کوچک‌تر و خالص را برای ساخت منطق پیچیده‌تر ترکیب کنید. این کار باعث استفاده مجدد از کد می‌شود و خطر ایجاد عوارض جانبی را کاهش می‌دهد.
اجتناب از وضعیت مشترک قابل تغییر: وضعیت مشترک قابل تغییر را که منبع اصلی عوارض جانبی و مشکلات همزمانی است، به حداقل برسانید یا حذف کنید. اگر وضعیت مشترک اجتناب‌ناپذیر است، از مکانیسم‌های همگام‌سازی مناسب برای محافظت از آن استفاده کنید.

مثال: تغییرناپذیری

```typescript // رویکرد قابل تغییر (بد) function addItemToArray(arr: number[], item: number): number[] { arr.push(item); // آرایه اصلی را تغییر می‌دهد (عارضه جانبی) return arr; } const myArray = [1, 2, 3]; const updatedArray = addItemToArray(myArray, 4); console.log(myArray); // خروجی: [1, 2, 3, 4] - آرایه اصلی تغییر کرده است! console.log(updatedArray); // خروجی: [1, 2, 3, 4] // رویکرد تغییرناپذیر (خوب) function addItemToArrayImmutable(arr: number[], item: number): number[] { return [...arr, item]; // یک آرایه جدید ایجاد می‌کند (بدون عارضه جانبی) } const myArray2 = [1, 2, 3]; const updatedArray2 = addItemToArrayImmutable(myArray2, 4); console.log(myArray2); // خروجی: [1, 2, 3] - آرایه اصلی بدون تغییر باقی می‌ماند console.log(updatedArray2); // خروجی: [1, 2, 3, 4] ```

۲. مدیریت صریح خطا با انواع `Result` یا `Either`

مکانیسم‌های سنتی مدیریت خطا مانند بلوک‌های try-catch می‌توانند ردیابی استثناهای بالقوه و مدیریت مداوم آنها را دشوار کنند. استفاده از نوع `Result` یا `Either` به شما امکان می‌دهد تا امکان شکست را به صراحت به عنوان بخشی از نوع بازگشتی تابع نشان دهید.

یک نوع `Result` معمولاً دو نتیجه ممکن دارد: `Success` (موفقیت) و `Failure` (شکست). یک نوع `Either` نسخه کلی‌تری از `Result` است که به شما امکان می‌دهد دو نوع نتیجه متمایز را نشان دهید (که اغلب به آنها `Left` و `Right` گفته می‌شود).

مثال: نوع `Result`

```typescript interface Success { success: true; value: T; } interface Failure { success: false; error: E; } type Result = Success | Failure; function divide(a: number, b: number): Result { if (b === 0) { return { success: false, error: "Cannot divide by zero" }; } return { success: true, value: a / b }; } const result1 = divide(10, 2); if (result1.success) { console.log("Result:", result1.value); // خروجی: Result: 5 } else { console.error("Error:", result1.error); // این شاخه اجرا نخواهد شد } const result2 = divide(5, 0); if (result2.success) { console.log("Result:", result2.value); // این شاخه اجرا نخواهد شد } else { console.error("Error:", result2.error); // خروجی: Error: Cannot divide by zero } ```

این رویکرد، فراخواننده را مجبور می‌کند تا به صراحت مورد شکست بالقوه را مدیریت کند، که باعث می‌شود مدیریت خطا قوی‌تر و قابل پیش‌بینی‌تر شود.

۳. تزریق وابستگی

تزریق وابستگی (DI) یک الگوی طراحی است که به شما امکان می‌دهد با فراهم کردن وابستگی‌ها از خارج به جای ایجاد آنها در داخل، کامپوننت‌ها را از هم جدا کنید. این امر برای مدیریت عوارض جانبی حیاتی است زیرا به شما امکان می‌دهد به راحتی وابستگی‌ها را در حین آزمایش mock و stub کنید.

با تزریق وابستگی‌هایی که عوارض جانبی انجام می‌دهند (مانند اتصالات پایگاه داده، کلاینت‌های API)، می‌توانید آنها را با پیاده‌سازی‌های ساختگی در تست‌های خود جایگزین کنید، کامپوننت مورد آزمایش را جدا کرده و از وقوع عوارض جانبی واقعی جلوگیری کنید.

مثال: تزریق وابستگی

```typescript interface Logger { log(message: string): void; } class ConsoleLogger implements Logger { log(message: string): void { console.log(message); // عارضه جانبی: لاگ کردن در کنسول } } class MyService { private logger: Logger; constructor(logger: Logger) { this.logger = logger; } doSomething(data: string): void { this.logger.log(`Processing data: ${data}`); // ... انجام برخی عملیات ... } } // کد تولید const logger = new ConsoleLogger(); const service = new MyService(logger); service.doSomething("Important data"); // کد تست (با استفاده از یک لاگر ساختگی) class MockLogger implements Logger { log(message: string): void { // هیچ کاری انجام نده (یا پیام را برای تأیید ثبت کن) } } const mockLogger = new MockLogger(); const testService = new MyService(mockLogger); testService.doSomething("Test data"); // بدون خروجی کنسول ```

در این مثال، `MyService` به یک رابط `Logger` وابسته است. در محیط تولید، از `ConsoleLogger` استفاده می‌شود که عارضه جانبی لاگ کردن در کنسول را انجام می‌دهد. در تست‌ها، از `MockLogger` استفاده می‌شود که هیچ عارضه جانبی انجام نمی‌دهد. این به ما امکان می‌دهد منطق `MyService` را بدون لاگ کردن واقعی در کنسول آزمایش کنیم.

۴. مونَدها برای مدیریت افکت (Task، IO، Reader)

مونَدها روشی قدرتمند برای مدیریت و ترکیب عوارض جانبی به صورت کنترل شده ارائه می‌دهند. در حالی که TypeScript مانند Haskell مونَدهای بومی ندارد، می‌توانیم الگوهای موندی را با استفاده از کلاس‌ها یا توابع پیاده‌سازی کنیم.

مونَدهای رایج مورد استفاده برای مدیریت افکت عبارتند از:

Task/Future: نمایانگر یک محاسبه ناهمزمان است که در نهایت یک مقدار یا یک خطا تولید می‌کند. این برای مدیریت عوارض جانبی ناهمزمان مانند درخواست‌های شبکه یا کوئری‌های پایگاه داده مفید است.
IO: نمایانگر یک محاسبه است که عملیات ورودی/خروجی انجام می‌دهد. این به شما امکان می‌دهد عوارض جانبی را کپسوله کرده و زمان اجرای آنها را کنترل کنید.
Reader: نمایانگر یک محاسبه است که به یک محیط خارجی بستگی دارد. این برای مدیریت پیکربندی یا وابستگی‌هایی که توسط بخش‌های مختلف برنامه مورد نیاز است، مفید است.

مثال: استفاده از `Task` برای عوارض جانبی ناهمزمان

```typescript // یک پیاده‌سازی ساده‌شده از Task (برای اهداف نمایشی) class Task { constructor(private fn: () => Promise) {} static of(value: T): Task { return new Task(() => Promise.resolve(value)); } map(f: (value: T) => U): Task { return new Task(() => this.fn().then(f)); } flatMap(f: (value: T) => Task): Task { return new Task(() => this.fn().then(value => f(value).run())); } run(): Promise { return this.fn(); } } // شبیه‌سازی یک فراخوانی API ناهمزمان function fetchData(): Task { return new Task(() => new Promise(resolve => { setTimeout(() => { resolve("Data from API"); // شبیه‌سازی پاسخ API }, 1000); }) ); } // پردازش داده‌ها function processData(data: string): string { console.log("Processing data:", data); // عارضه جانبی: لاگ کردن return `Processed: ${data.toUpperCase()}`; } // استفاده از مونَد Task برای مدیریت عارضه جانبی ناهمزمان fetchData() .map(processData) .run() .then(result => { console.log("Result:", result); // عارضه جانبی: لاگ کردن }); ```

در حالی که این یک پیاده‌سازی ساده‌شده از `Task` است، نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از مونَدها برای کپسوله کردن و کنترل عوارض جانبی استفاده کرد. کتابخانه‌هایی مانند fp-ts یا remeda پیاده‌سازی‌های قوی‌تر و غنی‌تری از مونَدها و سایر ساختارهای برنامه‌نویسی تابعی برای TypeScript ارائه می‌دهند.

۵. لینترها و ابزارهای تحلیل ایستا

لینترها و ابزارهای تحلیل ایستا می‌توانند به شما در اعمال استانداردهای کدنویسی و شناسایی عوارض جانبی بالقوه در کدتان کمک کنند. ابزارهایی مانند ESLint با پلاگین‌هایی مانند `eslint-plugin-functional` می‌توانند به شما در شناسایی و جلوگیری از ضدالگوهای رایج، مانند داده‌های قابل تغییر و توابع ناخالص کمک کنند.

با پیکربندی لینتر خود برای اعمال اصول برنامه‌نویسی تابعی، می‌توانید به طور پیشگیرانه از نفوذ عوارض جانبی به پایگاه کد خود جلوگیری کنید.

مثال: پیکربندی ESLint برای برنامه‌نویسی تابعی

بسته‌های لازم را نصب کنید:

```bash npm install --save-dev eslint eslint-plugin-functional ```

یک فایل `.eslintrc.js` با پیکربندی زیر ایجاد کنید:

```javascript module.exports = { extends: [ 'eslint:recommended', 'plugin:@typescript-eslint/recommended', 'plugin:functional/recommended', ], parser: '@typescript-eslint/parser', plugins: ['@typescript-eslint', 'functional'], rules: { // قوانین را در صورت نیاز سفارشی کنید 'functional/no-let': 'warn', 'functional/immutable-data': 'warn', 'functional/no-expression-statement': 'off', // اجازه دادن به console.log برای اشکال‌زدایی }, }; ```

این پیکربندی پلاگین `eslint-plugin-functional` را فعال کرده و آن را برای هشدار دادن در مورد استفاده از `let` (متغیرهای قابل تغییر) و داده‌های قابل تغییر پیکربندی می‌کند. شما می‌توانید قوانین را متناسب با نیازهای خاص خود سفارشی کنید.

نمونه‌های عملی در انواع مختلف برنامه‌ها

کاربرد این تکنیک‌ها بسته به نوع برنامه‌ای که در حال توسعه آن هستید، متفاوت است. در اینجا چند نمونه آورده شده است:

۱. برنامه‌های وب (React، Angular، Vue.js)

مدیریت وضعیت: از کتابخانه‌هایی مانند Redux، Zustand یا Recoil برای مدیریت وضعیت برنامه به روشی قابل پیش‌بینی و تغییرناپذیر استفاده کنید. این کتابخانه‌ها مکانیسم‌هایی برای ردیابی تغییرات وضعیت و جلوگیری از عوارض جانبی ناخواسته ارائه می‌دهند.
مدیریت افکت‌ها: از کتابخانه‌هایی مانند Redux Thunk، Redux Saga یا RxJS برای مدیریت عوارض جانبی ناهمزمان مانند فراخوانی‌های API استفاده کنید. این کتابخانه‌ها ابزارهایی برای ترکیب و کنترل عوارض جانبی فراهم می‌کنند.
طراحی کامپوننت: کامپوننت‌ها را به عنوان توابع خالص طراحی کنید که UI را بر اساس props و state رندر می‌کنند. از تغییر مستقیم props یا state در داخل کامپوننت‌ها خودداری کنید.

۲. برنامه‌های بک‌اند Node.js

تزریق وابستگی: از یک کانتینر DI مانند InversifyJS یا TypeDI برای مدیریت وابستگی‌ها و تسهیل آزمایش استفاده کنید.
مدیریت خطا: از انواع `Result` یا `Either` برای مدیریت صریح خطاهای بالقوه در اندپوینت‌های API و عملیات پایگاه داده استفاده کنید.
لاگ‌گیری: از یک کتابخانه لاگ‌گیری ساختاریافته مانند Winston یا Pino برای ثبت اطلاعات دقیق در مورد رویدادها و خطاهای برنامه استفاده کنید. سطوح لاگ‌گیری را برای محیط‌های مختلف به درستی پیکربندی کنید.

۳. توابع بدون سرور (AWS Lambda، Azure Functions، Google Cloud Functions)

توابع بدون وضعیت: توابع را به گونه‌ای طراحی کنید که بدون وضعیت و idempotent باشند. از ذخیره هرگونه وضعیت بین فراخوانی‌ها خودداری کنید.
اعتبارسنجی ورودی: داده‌های ورودی را به شدت اعتبارسنجی کنید تا از خطاهای غیرمنتظره و آسیب‌پذیری‌های امنیتی جلوگیری شود.
مدیریت خطا: مدیریت خطای قوی را برای مدیریت آرام شکست‌ها و جلوگیری از کرش کردن توابع پیاده‌سازی کنید. از ابزارهای نظارت بر خطا برای ردیابی و تشخیص خطاها استفاده کنید.

بهترین شیوه‌ها برای ردیابی عوارض جانبی

در اینجا چند بهترین شیوه برای به خاطر سپردن هنگام ردیابی عوارض جانبی در TypeScript آورده شده است:

صریح باشید: تمام عوارض جانبی را در کد خود به وضوح شناسایی و مستند کنید. از قراردادهای نام‌گذاری یا حاشیه‌نویسی‌ها برای نشان دادن توابعی که عوارض جانبی انجام می‌دهند، استفاده کنید.
جداسازی عوارض جانبی: سعی کنید عوارض جانبی را تا حد امکان جدا کنید. کدهای مستعد عوارض جانبی را از منطق خالص جدا نگه دارید.
به حداقل رساندن عوارض جانبی: تعداد و دامنه عوارض جانبی را تا حد امکان کاهش دهید. کد را برای به حداقل رساندن وابستگی‌ها به وضعیت خارجی بازنویسی کنید.
آزمایش کامل: تست‌های جامعی برای تأیید اینکه عوارض جانبی به درستی مدیریت می‌شوند، بنویسید. از mock کردن و stub کردن برای جداسازی کامپوننت‌ها در حین آزمایش استفاده کنید.
از سیستم نوع استفاده کنید: از سیستم نوع TypeScript برای اعمال محدودیت‌ها و جلوگیری از عوارض جانبی ناخواسته بهره ببرید. از انواعی مانند `ReadonlyArray` یا `Readonly` برای اعمال تغییرناپذیری استفاده کنید.
اصول برنامه‌نویسی تابعی را بپذیرید: اصول برنامه‌نویسی تابعی را برای نوشتن کدهای قابل پیش‌بینی‌تر و قابل نگهداری‌تر بپذیرید.

نتیجه‌گیری

در حالی که TypeScript انواع افکت بومی ندارد، تکنیک‌های مورد بحث در این مقاله ابزارهای قدرتمندی برای مدیریت و ردیابی عوارض جانبی ارائه می‌دهند. با پذیرش اصول برنامه‌نویسی تابعی، استفاده از مدیریت خطای صریح، به کارگیری تزریق وابستگی و بهره‌گیری از مونَدها، می‌توانید برنامه‌های TypeScript قوی‌تر، قابل نگهداری‌تر و قابل پیش‌بینی‌تری بنویسید. به یاد داشته باشید که رویکردی را انتخاب کنید که به بهترین وجه با نیازهای پروژه و سبک کدنویسی شما مطابقت دارد و همیشه برای به حداقل رساندن و جداسازی عوارض جانبی برای بهبود کیفیت کد و قابلیت آزمایش تلاش کنید. به طور مداوم استراتژی‌های خود را ارزیابی و اصلاح کنید تا با چشم‌انداز در حال تحول توسعه TypeScript سازگار شوید و سلامت طولانی‌مدت پروژه‌های خود را تضمین کنید. با بالغ شدن اکوسیستم TypeScript، می‌توانیم انتظار پیشرفت‌های بیشتری در تکنیک‌ها و ابزارهای مدیریت عوارض جانبی داشته باشیم که ساخت برنامه‌های قابل اعتماد و مقیاس‌پذیر را حتی آسان‌تر می‌کند.