جنریک‌های تایپ‌اسکریپت: الگوهای استفاده پیشرفته

جنریک‌های تایپ‌اسکریپت یک ویژگی قدرتمند هستند که به شما امکان می‌دهند کدی انعطاف‌پذیرتر، قابل استفاده مجدد و با ایمنی نوع (type-safe) بنویسید. آن‌ها به شما این امکان را می‌دهند که انواعی را تعریف کنید که می‌توانند با انواع دیگر کار کنند و در عین حال بررسی نوع را در زمان کامپایل حفظ کنند. این پست وبلاگ به بررسی الگوهای استفاده پیشرفته می‌پردازد و مثال‌ها و بینش‌های عملی را برای توسعه‌دهندگان در تمام سطوح، صرف نظر از موقعیت جغرافیایی یا پیشینه آن‌ها، ارائه می‌دهد.

درک اصول اولیه: یک بازبینی سریع

قبل از پرداختن به مباحث پیشرفته، بیایید به سرعت اصول اولیه را مرور کنیم. جنریک‌ها به شما امکان می‌دهند کامپوننت‌هایی ایجاد کنید که می‌توانند با انواع مختلفی از داده‌ها کار کنند به جای اینکه به یک نوع خاص محدود باشند. شما یک پارامتر نوع جنریک را درون براکت‌های زاویه‌ای (`<>`) بعد از نام تابع یا کلاس اعلام می‌کنید. این پارامتر به عنوان یک جایگزین برای نوع واقعی عمل می‌کند که بعداً هنگام استفاده از تابع یا کلاس مشخص می‌شود.

به عنوان مثال، یک تابع جنریک ساده ممکن است به این شکل باشد:

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

در این مثال، T پارامتر نوع جنریک است. تابع identity یک آرگومان از نوع T می‌گیرد و مقداری از نوع T را برمی‌گرداند. سپس می‌توانید این تابع را با انواع مختلف فراخوانی کنید:

let stringResult: string = identity("hello");
let numberResult: number = identity(42);

جنریک‌های پیشرفته: فراتر از اصول اولیه

اکنون، بیایید روش‌های پیچیده‌تری برای بهره‌برداری از جنریک‌ها را بررسی کنیم.

۱. محدودیت‌های نوع جنریک (Generic Type Constraints)

محدودیت‌های نوع به شما اجازه می‌دهند تا انواعی را که می‌توانند با یک پارامتر نوع جنریک استفاده شوند، محدود کنید. این امر زمانی حیاتی است که نیاز دارید اطمینان حاصل کنید یک نوع جنریک دارای خصوصیات یا متدهای خاصی است. می‌توانید از کلمه کلیدی extends برای مشخص کردن یک محدودیت استفاده کنید.

مثالی را در نظر بگیرید که در آن می‌خواهید یک تابع به خصوصیت length دسترسی داشته باشد:

function loggingIdentity(arg: T): T {
  console.log(arg.length);
  return arg;
}

در این مثال، T به انواعی محدود شده است که دارای خصوصیت length از نوع number هستند. این به ما امکان می‌دهد تا با خیال راحت به arg.length دسترسی پیدا کنیم. تلاش برای ارسال نوعی که این محدودیت را برآورده نکند، منجر به خطای زمان کامپایل می‌شود.

کاربرد جهانی: این الگو به‌ویژه در سناریوهای مربوط به پردازش داده‌ها، مانند کار با آرایه‌ها یا رشته‌ها که اغلب نیاز به دانستن طول آن‌ها دارید، مفید است. این الگو صرف‌نظر از اینکه در توکیو، لندن یا ریودوژانیرو باشید، به یک شکل عمل می‌کند.

۲. استفاده از جنریک با اینترفیس‌ها

جنریک‌ها به طور یکپارچه با اینترفیس‌ها کار می‌کنند و به شما امکان می‌دهند تا تعاریف اینترفیس انعطاف‌پذیر و قابل استفاده مجدد ایجاد کنید.

interface GenericIdentityFn {
  (arg: T): T;
}

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

let myIdentity: GenericIdentityFn = identity;

در اینجا، GenericIdentityFn یک اینترفیس است که تابعی را توصیف می‌کند که یک نوع جنریک T را می‌گیرد و همان نوع T را برمی‌گرداند. این به شما امکان می‌دهد توابعی با امضاهای نوع مختلف تعریف کنید و در عین حال ایمنی نوع را حفظ کنید.

دیدگاه جهانی: این الگو به شما امکان می‌دهد تا اینترفیس‌های قابل استفاده مجدد برای انواع مختلف اشیاء ایجاد کنید. برای مثال، می‌توانید یک اینترفیس جنریک برای اشیاء انتقال داده (DTOs) ایجاد کنید که در APIهای مختلف استفاده می‌شود و ساختارهای داده‌ای سازگار را در سراسر برنامه شما، صرف‌نظر از منطقه‌ای که در آن مستقر شده است، تضمین می‌کند.

۳. کلاس‌های جنریک

کلاس‌ها نیز می‌توانند جنریک باشند:

class GenericNumber {
  zeroValue: T;
  add: (x: T, y: T) => T;
}

let myGenericNumber = new GenericNumber();
myGenericNumber.zeroValue = 0;
myGenericNumber.add = function(x, y) { return x + y; };

این کلاس GenericNumber می‌تواند مقداری از نوع T را نگه دارد و یک متد add تعریف کند که روی نوع T عمل می‌کند. شما کلاس را با نوع مورد نظر نمونه‌سازی می‌کنید. این می‌تواند برای ایجاد ساختارهای داده‌ای مانند پشته‌ها یا صف‌ها بسیار مفید باشد.

کاربرد جهانی: یک برنامه مالی را تصور کنید که نیاز به ذخیره و پردازش ارزهای مختلف (مانند USD، EUR، JPY) دارد. شما می‌توانید از یک کلاس جنریک برای ایجاد کلاس CurrencyAmount استفاده کنید که در آن T نوع ارز را نشان می‌دهد و امکان محاسبات و ذخیره‌سازی ایمن مقادیر ارزی مختلف را فراهم می‌کند.

۴. پارامترهای نوع چندگانه

جنریک‌ها می‌توانند از چندین پارامتر نوع استفاده کنند:

function swap(a: T, b: U): [U, T] {
  return [b, a];
}

let result = swap("hello", 42);
// result[0] is number, result[1] is string

تابع swap دو آرگومان از انواع مختلف می‌گیرد و یک تاپل (tuple) با انواع جابجا شده برمی‌گرداند.

ارتباط جهانی: در برنامه‌های تجاری بین‌المللی، ممکن است تابعی داشته باشید که دو قطعه داده مرتبط با انواع مختلف را بگیرد و یک تاپل از آن‌ها را برگرداند، مانند شناسه مشتری (رشته) و ارزش سفارش (عدد). این الگو هیچ کشور خاصی را ترجیح نمی‌دهد و کاملاً با نیازهای جهانی سازگار است.

۵. استفاده از پارامترهای نوع در محدودیت‌های جنریک

شما می‌توانید از یک پارامتر نوع در یک محدودیت استفاده کنید.

function getProperty(obj: T, key: K) {
  return obj[key];
}

let obj = { a: 1, b: 2, c: 3 };

let value = getProperty(obj, "a"); // value is number

در این مثال، K extends keyof T به این معنی است که K فقط می‌تواند یکی از کلیدهای نوع T باشد. این امر ایمنی نوع قوی را هنگام دسترسی پویا به خصوصیات اشیاء فراهم می‌کند.

کاربرد جهانی: این الگو به‌ویژه هنگام کار با اشیاء پیکربندی یا ساختارهای داده‌ای که دسترسی به خصوصیات باید در طول توسعه اعتبارسنجی شود، مفید است. این تکنیک می‌تواند در برنامه‌های کاربردی در هر کشوری اعمال شود.

۶. انواع کاربردی جنریک (Generic Utility Types)

تایپ‌اسکریپت چندین نوع کاربردی داخلی ارائه می‌دهد که از جنریک‌ها برای انجام تبدیل‌های نوع رایج استفاده می‌کنند. این‌ها عبارتند از:

• Partial: تمام خصوصیات T را اختیاری می‌کند.
• Required: تمام خصوصیات T را الزامی می‌کند.
• Readonly: تمام خصوصیات T را فقط خواندنی می‌کند.
• Pick: مجموعه‌ای از خصوصیات را از T انتخاب می‌کند.
• Omit: مجموعه‌ای از خصوصیات را از T حذف می‌کند.

به عنوان مثال:

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

// Partial - all properties optional
let optionalUser: Partial = {};

// Pick - only id and name properties
let userSummary: Pick = { id: 1, name: 'John' };

مورد استفاده جهانی: این ابزارها هنگام ایجاد مدل‌های درخواست و پاسخ API بسیار ارزشمند هستند. به عنوان مثال، در یک برنامه تجارت الکترونیک جهانی، Partial می‌تواند برای نمایش یک درخواست به‌روزرسانی (که در آن فقط برخی از جزئیات محصول ارسال می‌شود) استفاده شود، در حالی که Readonly ممکن است محصولی را که در فرانت‌اند نمایش داده می‌شود، نشان دهد.

۷. استنتاج نوع با جنریک‌ها (Type Inference)

تایپ‌اسکریپت اغلب می‌تواند پارامترهای نوع را بر اساس آرگومان‌هایی که به یک تابع یا کلاس جنریک ارسال می‌کنید، استنتاج کند. این می‌تواند کد شما را تمیزتر و خواناتر کند.

function createPair(a: T, b: T): [T, T] {
  return [a, b];
}

let pair = createPair("hello", "world"); // TypeScript infers T as string

در این حالت، تایپ‌اسکریپت به طور خودکار استنتاج می‌کند که T از نوع string است زیرا هر دو آرگومان رشته هستند.

تأثیر جهانی: استنتاج نوع نیاز به حاشیه‌نویسی‌های صریح نوع را کاهش می‌دهد، که می‌تواند کد شما را مختصرتر و خواناتر کند. این امر همکاری بین تیم‌های توسعه متنوع را که ممکن است سطوح مختلفی از تجربه داشته باشند، بهبود می‌بخشد.

۸. انواع شرطی با جنریک‌ها (Conditional Types)

انواع شرطی، در ترکیب با جنریک‌ها، راهی قدرتمند برای ایجاد انواعی فراهم می‌کنند که به مقادیر انواع دیگر بستگی دارند.

type Check = T extends string ? string : number;

let result1: Check = "hello"; // string
let result2: Check = 42; // number

در این مثال، Check به string ارزیابی می‌شود اگر T از string ارث‌بری کند، در غیر این صورت به number ارزیابی می‌شود.

زمینه جهانی: انواع شرطی برای شکل‌دهی پویا به انواع بر اساس شرایط خاص بسیار مفید هستند. سیستمی را تصور کنید که داده‌ها را بر اساس منطقه پردازش می‌کند. انواع شرطی می‌توانند برای تبدیل داده‌ها بر اساس فرمت‌ها یا انواع داده‌های خاص منطقه استفاده شوند. این برای برنامه‌هایی با الزامات حاکمیت داده جهانی بسیار حیاتی است.

۹. استفاده از جنریک‌ها با انواع نگاشت شده (Mapped Types)

انواع نگاشت شده به شما امکان می‌دهند تا خصوصیات یک نوع را بر اساس نوع دیگری تغییر دهید. آن‌ها را با جنریک‌ها برای انعطاف‌پذیری بیشتر ترکیب کنید:

type OptionsFlags = {
  [K in keyof T]: boolean;
};

interface FeatureFlags {
  darkMode: boolean;
  notifications: boolean;
}

// Create a type where each feature flag is enabled (true) or disabled (false)
let featureFlags: OptionsFlags = {
  darkMode: true,
  notifications: false,
};

نوع OptionsFlags یک نوع جنریک T را می‌گیرد و نوع جدیدی ایجاد می‌کند که در آن خصوصیات T اکنون به مقادیر بولی نگاشت شده‌اند. این برای کار با پیکربندی‌ها یا پرچم‌های ویژگی (feature flags) بسیار قدرتمند است.

کاربرد جهانی: این الگو امکان ایجاد اسکیمای پیکربندی بر اساس تنظیمات خاص منطقه را فراهم می‌کند. این رویکرد به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا پیکربندی‌های خاص منطقه (مثلاً زبان‌های پشتیبانی شده در یک منطقه) را تعریف کنند. این امر ایجاد و نگهداری اسکیمای پیکربندی برنامه‌های جهانی را آسان می‌کند.

۱۰. استنتاج پیشرفته با کلمه کلیدی `infer`

کلمه کلیدی infer به شما امکان می‌دهد تا انواع را از انواع دیگر در داخل انواع شرطی استخراج کنید.

type ReturnType any> = T extends (...args: any) => infer R ? R : any;

function myFunction(): string {
  return "hello";
}

let result: ReturnType = "hello"; // result is string

این مثال نوع بازگشتی یک تابع را با استفاده از کلمه کلیدی infer استنتاج می‌کند. این یک تکنیک پیچیده برای دستکاری پیشرفته‌تر انواع است.

اهمیت جهانی: این تکنیک می‌تواند در پروژه‌های نرم‌افزاری بزرگ و توزیع‌شده جهانی برای فراهم کردن ایمنی نوع هنگام کار با امضاهای تابع پیچیده و ساختارهای داده‌ای پیچیده حیاتی باشد. این امکان را فراهم می‌کند تا انواع به صورت پویا از انواع دیگر تولید شوند و قابلیت نگهداری کد را افزایش دهند.

بهترین شیوه‌ها و نکات

• از نام‌های معنادار استفاده کنید: برای پارامترهای نوع جنریک خود نام‌های توصیفی (مانند TValue، TKey) انتخاب کنید تا خوانایی را بهبود ببخشید.
• جنریک‌های خود را مستند کنید: از کامنت‌های JSDoc برای توضیح هدف انواع و محدودیت‌های جنریک خود استفاده کنید. این برای همکاری تیمی، به‌ویژه با تیم‌های توزیع‌شده در سراسر جهان، حیاتی است.
• ساده نگه دارید: از مهندسی بیش از حد جنریک‌های خود خودداری کنید. با راه‌حل‌های ساده شروع کنید و با تکامل نیازهایتان، کد را بازنویسی (refactor) کنید. پیچیدگی بیش از حد می‌تواند درک مطلب را برای برخی از اعضای تیم دشوار کند.
• دامنه را در نظر بگیرید: دامنه پارامترهای نوع جنریک خود را با دقت در نظر بگیرید. آن‌ها باید تا حد امکان محدود باشند تا از عدم تطابق‌های ناخواسته نوع جلوگیری شود.
• از انواع کاربردی موجود بهره ببرید: هر زمان که ممکن است از انواع کاربردی داخلی تایپ‌اسکریپت استفاده کنید. آن‌ها می‌توانند در وقت و تلاش شما صرفه‌جویی کنند.
• به طور کامل تست کنید: تست‌های واحد جامع بنویسید تا اطمینان حاصل کنید که کد جنریک شما با انواع مختلف همانطور که انتظار می‌رود عمل می‌کند.

نتیجه‌گیری: پذیرش قدرت جنریک‌ها در سطح جهانی

جنریک‌های تایپ‌اسکریپت سنگ بنای نوشتن کد قوی و قابل نگهداری هستند. با تسلط بر این الگوهای پیشرفته، می‌توانید ایمنی نوع، قابلیت استفاده مجدد و کیفیت کلی برنامه‌های جاوااسکریپت خود را به طور قابل توجهی افزایش دهید. از محدودیت‌های ساده نوع گرفته تا انواع شرطی پیچیده، جنریک‌ها ابزارهایی را که برای ساخت نرم‌افزار مقیاس‌پذیر و قابل نگهداری برای مخاطبان جهانی نیاز دارید، فراهم می‌کنند. به یاد داشته باشید که اصول استفاده از جنریک‌ها صرف‌نظر از موقعیت جغرافیایی شما ثابت باقی می‌مانند.

با به کارگیری تکنیک‌های مورد بحث در این مقاله، می‌توانید کدی با ساختار بهتر، قابل اعتمادتر و به راحتی قابل توسعه ایجاد کنید که در نهایت منجر به پروژه‌های نرم‌افزاری موفق‌تری می‌شود، صرف‌نظر از کشور، قاره یا کسب‌وکاری که در آن فعالیت دارید. جنریک‌ها را بپذیرید و کد شما از شما سپاسگزار خواهد بود!