Intégration TypeScript Express : Sécurité des types pour les gestionnaires de routes

TypeScript est devenu une pierre angulaire du développement JavaScript moderne, offrant des capacités de typage statique qui améliorent la qualité, la maintenabilité et l'évolutivité du code. Associé à Express.js, un framework d'application web populaire pour Node.js, TypeScript peut considérablement améliorer la robustesse de vos API backend. Ce guide complet explore comment tirer parti de TypeScript pour atteindre la sécurité des types des gestionnaires de routes dans les applications Express.js, en fournissant des exemples pratiques et les meilleures pratiques pour construire des API robustes et maintenables pour un public mondial.

Pourquoi la sécurité des types est importante dans Express.js

Dans les langages dynamiques comme JavaScript, les erreurs sont souvent détectées à l'exécution, ce qui peut entraîner un comportement inattendu et des problèmes difficiles à déboguer. TypeScript résout ce problème en introduisant le typage statique, vous permettant de détecter les erreurs pendant le développement avant qu'elles n'atteignent la production. Dans le contexte d'Express.js, la sécurité des types est particulièrement cruciale pour les gestionnaires de routes, où vous manipulez des objets de requête et de réponse, des paramètres de requête et des corps de requête. Une mauvaise gestion de ces éléments peut entraîner des plantages d'application, la corruption de données et des vulnérabilités de sécurité.

• Détection précoce des erreurs : Détectez les erreurs liées aux types pendant le développement, réduisant ainsi la probabilité de surprises à l'exécution.
• Maintenabilité du code améliorée : Les annotations de type rendent le code plus facile à comprendre et à refactoriser.
• Amélioration de l'autocomplétion et des outils : Les IDE peuvent fournir de meilleures suggestions et une meilleure vérification des erreurs avec les informations de type.
• Réduction des bogues : La sécurité des types aide à prévenir les erreurs de programmation courantes, telles que le passage de types de données incorrects aux fonctions.

Mettre en place un projet TypeScript Express.js

Avant de plonger dans la sécurité des types des gestionnaires de routes, mettons en place un projet TypeScript Express.js de base. Cela servira de fondation pour nos exemples.

Prérequis

• Node.js et npm (Node Package Manager) installés. Vous pouvez les télécharger depuis le site officiel de Node.js. Assurez-vous d'avoir une version récente pour une compatibilité optimale.
• Un éditeur de code comme Visual Studio Code, qui offre un excellent support pour TypeScript.

Initialisation du projet

1. Créez un nouveau répertoire de projet : mkdir typescript-express-app && cd typescript-express-app
2. Initialisez un nouveau projet npm : npm init -y
3. Installez TypeScript et Express.js : npm install typescript express
4. Installez les fichiers de déclaration TypeScript pour Express.js (important pour la sécurité des types) : npm install @types/express @types/node
5. Initialisez TypeScript : npx tsc --init (Cela crée un fichier tsconfig.json, qui configure le compilateur TypeScript.)

Configuration de TypeScript

Ouvrez le fichier tsconfig.json et configurez-le de manière appropriée. Voici un exemple de configuration :

{
  "compilerOptions": {
    "target": "es6",
    "module": "commonjs",
    "outDir": "./dist",
    "rootDir": "./src",
    "strict": true,
    "esModuleInterop": true,
    "skipLibCheck": true,
    "forceConsistentCasingInFileNames": true
  }
}

Configurations clés à noter :

• target : Spécifie la version cible d'ECMAScript. es6 est un bon point de départ.
• module : Spécifie la génération de code de module. commonjs est un choix courant pour Node.js.
• outDir : Spécifie le répertoire de sortie pour les fichiers JavaScript compilés.
• rootDir : Spécifie le répertoire racine de vos fichiers source TypeScript.
• strict : Active toutes les options de vérification de type strictes pour une sécurité de type améliorée. C'est fortement recommandé.
• esModuleInterop : Permet l'interopérabilité entre CommonJS et les modules ES.

Création du point d'entrée

Créez un répertoire src et ajoutez un fichier index.ts :

mkdir src
touch src/index.ts

Remplissez src/index.ts avec une configuration de base de serveur Express.js :

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

const app = express();
const port = 3000;

app.get('/', (req: Request, res: Response) => {
  res.send('Hello, TypeScript Express!');
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

Ajout d'un script de build

Ajoutez un script de build à votre fichier package.json pour compiler le code TypeScript :

"scripts": {
  "build": "tsc",
  "start": "node dist/index.js",
  "dev": "npm run build && npm run start"
}

Vous pouvez maintenant exécuter npm run dev pour construire et démarrer le serveur.

Sécurité des types des gestionnaires de routes : Définir les types Request et Response

Le cœur de la sécurité des types des gestionnaires de routes réside dans la définition correcte des types pour les objets Request et Response. Express.js fournit des types génériques pour ces objets qui vous permettent de spécifier les types des paramètres de requête, du corps de la requête et des paramètres de route.

Types de base des gestionnaires de routes

Commençons par un gestionnaire de route simple qui attend un nom comme paramètre de requête :

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

const app = express();
const port = 3000;

interface NameQuery {
  name: string;
}

app.get('/hello', (req: Request, res: Response) => {
  const name = req.query.name;

  if (!name) {
    return res.status(400).send('Name parameter is required.');
  }

  res.send(`Hello, ${name}!`);
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

Dans cet exemple :

• Request<any, any, any, NameQuery> définit le type pour l'objet de requête.
• Le premier any représente les paramètres de route (par ex., /users/:id).
• Le deuxième any représente le type du corps de la réponse.
• Le troisième any représente le type du corps de la requête.
• NameQuery est une interface qui définit la structure des paramètres de requête.

En définissant l'interface NameQuery, TypeScript peut maintenant vérifier que la propriété req.query.name existe et est de type string. Si vous essayez d'accéder à une propriété inexistante ou d'assigner une valeur du mauvais type, TypeScript signalera une erreur.

Gestion des corps de requête

Pour les routes qui acceptent des corps de requête (par ex., POST, PUT, PATCH), vous pouvez définir une interface pour le corps de la requête et l'utiliser dans le type Request :

import express, { Request, Response } from 'express';
import bodyParser from 'body-parser';

const app = express();
const port = 3000;

app.use(bodyParser.json()); // Important pour l'analyse des corps de requête JSON

interface CreateUserRequest {
  firstName: string;
  lastName: string;
  email: string;
}

app.post('/users', (req: Request, res: Response) => {
  const { firstName, lastName, email } = req.body;

  // Valider le corps de la requête
  if (!firstName || !lastName || !email) {
    return res.status(400).send('Missing required fields.');
  }

  // Traiter la création de l'utilisateur (par ex., enregistrer dans la base de données)
  console.log(`Creating user: ${firstName} ${lastName} (${email})`);

  res.status(201).send('User created successfully.');
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

Dans cet exemple :

• CreateUserRequest définit la structure du corps de requête attendu.
• app.use(bodyParser.json()) est crucial pour analyser les corps de requête JSON. Sans cela, req.body sera indéfini.
• Le type Request est maintenant Request<any, any, CreateUserRequest>, indiquant que le corps de la requête doit se conformer à l'interface CreateUserRequest.

TypeScript s'assurera désormais que l'objet req.body contient les propriétés attendues (firstName, lastName, et email) et que leurs types sont corrects. Cela réduit considérablement le risque d'erreurs d'exécution causées par des données de corps de requête incorrectes.

Gestion des paramètres de route

Pour les routes avec des paramètres (par ex., /users/:id), vous pouvez définir une interface pour les paramètres de route et l'utiliser dans le type Request :

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

const app = express();
const port = 3000;

interface UserParams {
  id: string;
}

interface User {
  id: string;
  firstName: string;
  lastName: string;
  email: string;
}

const users: User[] = [
  { id: '1', firstName: 'John', lastName: 'Doe', email: 'john.doe@example.com' },
  { id: '2', firstName: 'Jane', lastName: 'Smith', email: 'jane.smith@example.com' },
];

app.get('/users/:id', (req: Request, res: Response) => {
  const userId = req.params.id;

  const user = users.find(u => u.id === userId);

  if (!user) {
    return res.status(404).send('User not found.');
  }

  res.json(user);
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

Dans cet exemple :

• UserParams définit la structure des paramètres de route, en spécifiant que le paramètre id doit être une chaîne de caractères.
• Le type Request est maintenant Request<UserParams>, indiquant que l'objet req.params doit se conformer à l'interface UserParams.

TypeScript s'assurera désormais que la propriété req.params.id existe et est de type string. Cela aide à prévenir les erreurs causées par l'accès à des paramètres de route inexistants ou leur utilisation avec des types incorrects.

Spécifier les types de réponse

Bien que se concentrer sur la sécurité des types des requêtes soit crucial, définir les types de réponse améliore également la clarté du code et aide à prévenir les incohérences. Vous pouvez définir le type des données que vous renvoyez dans la réponse.

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

const app = express();
const port = 3000;

interface User {
  id: string;
  firstName: string;
  lastName: string;
  email: string;
}

const users: User[] = [
  { id: '1', firstName: 'John', lastName: 'Doe', email: 'john.doe@example.com' },
  { id: '2', firstName: 'Jane', lastName: 'Smith', email: 'jane.smith@example.com' },
];

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

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

Ici, Response<User[]> spécifie que le corps de la réponse doit être un tableau d'objets User. Cela aide à garantir que vous envoyez de manière cohérente la bonne structure de données dans vos réponses d'API. Si vous tentez d'envoyer des données qui ne se conforment pas au type `User[]`, TypeScript émettra un avertissement.

Sécurité des types des middlewares

Les fonctions middleware sont essentielles pour gérer les préoccupations transversales dans les applications Express.js. Assurer la sécurité des types dans les middlewares est tout aussi important que dans les gestionnaires de routes.

Typer les fonctions middleware

La structure de base d'une fonction middleware en TypeScript est similaire à celle d'un gestionnaire de route :

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

function authenticationMiddleware(req: Request, res: Response, next: NextFunction) {
  // Logique d'authentification
  const isAuthenticated = true; // Remplacer par une véritable vérification d'authentification

  if (isAuthenticated) {
    next(); // Passer au middleware ou gestionnaire de route suivant
  } else {
    res.status(401).send('Unauthorized');
  }
}

const app = express();
const port = 3000;

app.use(authenticationMiddleware);

app.get('/', (req: Request, res: Response) => {
  res.send('Hello, authenticated user!');
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

Dans cet exemple :

• NextFunction est un type fourni par Express.js qui représente la prochaine fonction middleware dans la chaîne.
• La fonction middleware prend les mêmes objets Request et Response que les gestionnaires de routes.

Augmenter l'objet Request

Parfois, vous pourriez vouloir ajouter des propriétés personnalisées à l'objet Request dans votre middleware. Par exemple, un middleware d'authentification pourrait ajouter une propriété user à l'objet de requête. Pour le faire de manière sûre au niveau des types, vous devez augmenter l'interface Request.

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

interface User {
  id: string;
  username: string;
  email: string;
}

// Augmenter l'interface Request
declare global {
  namespace Express {
    interface Request {
      user?: User;
    }
  }
}

function authenticationMiddleware(req: Request, res: Response, next: NextFunction) {
  // Logique d'authentification (remplacer par une véritable vérification d'authentification)
  const user: User = { id: '123', username: 'johndoe', email: 'john.doe@example.com' };
  req.user = user; // Ajouter l'utilisateur à l'objet de requête
  next(); // Passer au middleware ou gestionnaire de route suivant
}

const app = express();
const port = 3000;

app.use(authenticationMiddleware);

app.get('/', (req: Request, res: Response) => {
  const username = req.user?.username || 'Guest';
  res.send(`Hello, ${username}!`);
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

Dans cet exemple :

• Nous utilisons une déclaration globale pour augmenter l'interface Express.Request.
• Nous ajoutons une propriété optionnelle user de type User à l'interface Request.
• Maintenant, vous pouvez accéder à la propriété req.user dans vos gestionnaires de routes sans que TypeScript ne se plaigne. Le `?` dans `req.user?.username` est crucial pour gérer les cas où l'utilisateur n'est pas authentifié, prévenant ainsi les erreurs potentielles.

Meilleures pratiques pour l'intégration de TypeScript et Express

Pour maximiser les avantages de TypeScript dans vos applications Express.js, suivez ces meilleures pratiques :

• Activer le mode strict : Utilisez l'option "strict": true dans votre fichier tsconfig.json pour activer toutes les options de vérification de type strictes. Cela aide à détecter les erreurs potentielles tôt et assure un niveau plus élevé de sécurité des types.
• Utiliser des interfaces et des alias de type : Définissez des interfaces et des alias de type pour représenter la structure de vos données. Cela rend votre code plus lisible et maintenable.
• Utiliser des types génériques : Tirez parti des types génériques pour créer des composants réutilisables et sûrs au niveau des types.
• Écrire des tests unitaires : Écrivez des tests unitaires pour vérifier l'exactitude de votre code et vous assurer que vos annotations de type sont précises. Les tests sont cruciaux pour maintenir la qualité du code.
• Utiliser un linter et un formateur : Utilisez un linter (comme ESLint) et un formateur (comme Prettier) pour appliquer des styles de codage cohérents et détecter les erreurs potentielles.
• Éviter le type any : Minimisez l'utilisation du type any, car il contourne la vérification de type et va à l'encontre de l'objectif d'utiliser TypeScript. Ne l'utilisez que lorsque c'est absolument nécessaire, et envisagez d'utiliser des types plus spécifiques ou des génériques chaque fois que possible.
• Structurer votre projet logiquement : Organisez votre projet en modules ou dossiers basés sur la fonctionnalité. Cela améliorera la maintenabilité et l'évolutivité de votre application.
• Utiliser l'injection de dépendances : Envisagez d'utiliser un conteneur d'injection de dépendances pour gérer les dépendances de votre application. Cela peut rendre votre code plus testable et maintenable. Des bibliothèques comme InversifyJS sont des choix populaires.

Concepts avancés de TypeScript pour Express.js

Utilisation des décorateurs

Les décorateurs offrent un moyen concis et expressif d'ajouter des métadonnées aux classes et aux fonctions. Vous pouvez utiliser des décorateurs pour simplifier l'enregistrement des routes dans Express.js.

Tout d'abord, vous devez activer les décorateurs expérimentaux dans votre fichier tsconfig.json en ajoutant "experimentalDecorators": true aux compilerOptions.

{
  "compilerOptions": {
    "target": "es6",
    "module": "commonjs",
    "outDir": "./dist",
    "rootDir": "./src",
    "strict": true,
    "esModuleInterop": true,
    "skipLibCheck": true,
    "forceConsistentCasingInFileNames": true,
    "experimentalDecorators": true
  }
}

Ensuite, vous pouvez créer un décorateur personnalisé pour enregistrer les routes :

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

function route(method: string, path: string) {
  return function (target: any, propertyKey: string, descriptor: PropertyDescriptor) {
    if (!target.__router__) {
      target.__router__ = Router();
    }

    target.__router__[method](path, descriptor.value);
  };
}

class UserController {
  @route('get', '/users')
  getUsers(req: Request, res: Response) {
    res.send('List of users');
  }

  @route('post', '/users')
  createUser(req: Request, res: Response) {
    res.status(201).send('User created');
  }

  public getRouter() {
    return this.__router__;
  }
}

const userController = new UserController();

const app = express();
const port = 3000;

app.use('/', userController.getRouter());

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

Dans cet exemple :

• Le décorateur route prend la méthode HTTP et le chemin comme arguments.
• Il enregistre la méthode décorée comme un gestionnaire de route sur le routeur associé à la classe.
• Cela simplifie l'enregistrement des routes et rend votre code plus lisible.

Utilisation des gardes de type personnalisés

Les gardes de type sont des fonctions qui affinent le type d'une variable dans une portée spécifique. Vous pouvez utiliser des gardes de type personnalisés pour valider les corps de requête ou les paramètres de requête.

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

function isProduct(obj: any): obj is Product {
    return typeof obj === 'object' &&
           obj !== null &&
           typeof obj.id === 'string' &&
           typeof obj.name === 'string' &&
           typeof obj.price === 'number';
}

import express, { Request, Response } from 'express';
import bodyParser from 'body-parser';

const app = express();
const port = 3000;

app.use(bodyParser.json());

app.post('/products', (req: Request, res: Response) => {
    if (!isProduct(req.body)) {
        return res.status(400).send('Invalid product data');
    }

    const product: Product = req.body;
    console.log(`Creating product: ${product.name}`);
    res.status(201).send('Product created');
});

app.listen(port, () => {
    console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

Dans cet exemple :

• La fonction isProduct est un garde de type personnalisé qui vérifie si un objet se conforme à l'interface Product.
• À l'intérieur du gestionnaire de route /products, la fonction isProduct est utilisée pour valider le corps de la requête.
• Si le corps de la requête est un produit valide, TypeScript sait que req.body est de type Product à l'intérieur du bloc if.

Prendre en compte les considérations mondiales dans la conception d'API

Lors de la conception d'API pour un public mondial, plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour garantir l'accessibilité, la convivialité et la sensibilité culturelle.

• Localisation et Internationalisation (i18n et L10n) :
  • Négociation de contenu : Supportez plusieurs langues et régions grâce à la négociation de contenu basée sur l'en-tête Accept-Language.
  • Formatage des dates et heures : Utilisez le format ISO 8601 pour la représentation des dates et heures afin d'éviter toute ambiguïté entre les différentes régions.
  • Formatage des nombres : Gérez le formatage des nombres en fonction des paramètres régionaux de l'utilisateur (par ex., séparateurs décimaux et de milliers).
  • Gestion des devises : Supportez plusieurs devises et fournissez des informations sur les taux de change si nécessaire.
  • Direction du texte : Adaptez-vous aux langues de droite à gauche (RTL) comme l'arabe et l'hébreu.
• Fuseaux horaires :
  • Stockez les dates et heures en UTC (Temps Universel Coordonné) côté serveur.
  • Permettez aux utilisateurs de spécifier leur fuseau horaire préféré et convertissez les dates et heures en conséquence côté client.
  • Utilisez des bibliothèques comme moment-timezone pour gérer les conversions de fuseaux horaires.
• Encodage des caractères :
  • Utilisez l'encodage UTF-8 pour toutes les données textuelles afin de supporter un large éventail de caractères de différentes langues.
  • Assurez-vous que votre base de données et autres systèmes de stockage de données sont configurés pour utiliser l'UTF-8.
• Accessibilité :
  • Suivez les directives d'accessibilité (par ex., WCAG) pour rendre votre API accessible aux utilisateurs handicapés.
  • Fournissez des messages d'erreur clairs et descriptifs, faciles à comprendre.
  • Utilisez des éléments HTML sémantiques et des attributs ARIA dans la documentation de votre API.
• Sensibilité culturelle :
  • Évitez d'utiliser des références culturellement spécifiques, des idiomes ou de l'humour qui pourraient ne pas être compris par tous les utilisateurs.
  • Soyez attentif aux différences culturelles dans les styles de communication et les préférences.
  • Considérez l'impact potentiel de votre API sur différents groupes culturels et évitez de perpétuer des stéréotypes ou des préjugés.
• Confidentialité et sécurité des données :
  • Respectez les réglementations sur la protection des données telles que le RGPD (Règlement Général sur la Protection des Données) et le CCPA (California Consumer Privacy Act).
  • Mettez en œuvre des mécanismes d'authentification et d'autorisation solides pour protéger les données des utilisateurs.
  • Chiffrez les données sensibles, tant en transit qu'au repos.
  • Donnez aux utilisateurs le contrôle de leurs données et permettez-leur d'accéder, de modifier et de supprimer leurs données.
• Documentation de l'API :
  • Fournissez une documentation d'API complète et bien organisée, facile à comprendre et à parcourir.
  • Utilisez des outils comme Swagger/OpenAPI pour générer une documentation d'API interactive.
  • Incluez des exemples de code dans plusieurs langages de programmation pour répondre à un public diversifié.
  • Traduisez la documentation de votre API en plusieurs langues pour atteindre un public plus large.
• Gestion des erreurs :
  • Fournissez des messages d'erreur spécifiques et informatifs. Évitez les messages d'erreur génériques comme "Quelque chose s'est mal passé".
  • Utilisez les codes de statut HTTP standard pour indiquer le type d'erreur (par ex., 400 pour Bad Request, 401 pour Unauthorized, 500 pour Internal Server Error).
  • Incluez des codes ou des identifiants d'erreur qui peuvent être utilisés pour suivre et déboguer les problèmes.
  • Enregistrez les erreurs côté serveur pour le débogage et la surveillance.
• Limitation de débit : Mettez en œuvre une limitation de débit pour protéger votre API contre les abus et garantir une utilisation équitable.
• Gestion des versions : Utilisez la gestion des versions de l'API pour permettre des changements rétrocompatibles et éviter de casser les clients existants.

Conclusion

L'intégration de TypeScript avec Express améliore considérablement la fiabilité et la maintenabilité de vos API backend. En tirant parti de la sécurité des types dans les gestionnaires de routes et les middlewares, vous pouvez détecter les erreurs tôt dans le processus de développement et construire des applications plus robustes et évolutives pour un public mondial. En définissant les types de requête et de réponse, vous vous assurez que votre API adhère à une structure de données cohérente, réduisant ainsi la probabilité d'erreurs d'exécution. N'oubliez pas de respecter les meilleures pratiques comme l'activation du mode strict, l'utilisation d'interfaces et d'alias de type, et l'écriture de tests unitaires pour maximiser les avantages de TypeScript. Prenez toujours en compte les facteurs mondiaux tels que la localisation, les fuseaux horaires et la sensibilité culturelle pour garantir que vos API sont accessibles et utilisables dans le monde entier.