חתימות אימות ב-TypeScript: אימות טיפוסים בזמן ריצה לקוד איתן

TypeScript מספקת בדיקת טיפוסים סטטית מעולה במהלך הפיתוח, מה שמאפשר לזהות שגיאות פוטנציאליות לפני זמן הריצה. עם זאת, לפעמים יש צורך להבטיח בטיחות טיפוסים (type safety) בזמן ריצה. כאן נכנסות לתמונה חתימות האימות (assertion signatures). הן מאפשרות להגדיר פונקציות שלא רק בודקות את הטיפוס של ערך מסוים, אלא גם מודיעות ל-TypeScript שהטיפוס של הערך הוצַר (narrowed) בהתבסס על תוצאת הבדיקה.

מהן חתימות אימות?

חתימת אימות היא סוג מיוחד של חתימת פונקציה ב-TypeScript המשתמשת במילת המפתח asserts. היא אומרת ל-TypeScript שאם הפונקציה חוזרת מבלי לזרוק שגיאה, אז תנאי ספציפי לגבי הטיפוס של ארגומנט מובטח להיות נכון. זה מאפשר לדייק טיפוסים באופן שהקומפיילר מבין, גם כאשר הוא אינו יכול להסיק אוטומטית את הטיפוס על סמך הקוד.

התחביר הבסיסי הוא:

            function assertsCondition(argument: Type): asserts argument is NarrowedType {
  // ... implementation that checks the condition and throws if it's false ...
}

            

              
                Copy
              
            
          

• assertsCondition: שם הפונקציה שלכם.
• argument: Type: הארגומנט שאת הטיפוס שלו אתם רוצים לבדוק.
• asserts argument is NarrowedType: זוהי חתימת האימות. היא אומרת ל-TypeScript שאם assertsCondition(argument) חוזרת מבלי לזרוק שגיאה, אז TypeScript יכולה להתייחס ל-argument כבעל הטיפוס NarrowedType.

למה להשתמש בחתימות אימות?

חתימות אימות מספקות מספר יתרונות:

• אימות טיפוסים בזמן ריצה: הן מאפשרות לכם לאמת את הטיפוס של ערך בזמן ריצה, ובכך למנוע שגיאות בלתי צפויות שעלולות לנבוע מנתונים שגויים.
• שיפור בטיחות הקוד: על ידי אכיפת אילוצי טיפוס בזמן ריצה, ניתן להפחית את הסיכון לבאגים ולשפר את האמינות הכוללת של הקוד.
• הצרת טיפוסים (Type Narrowing): חתימות אימות מאפשרות ל-TypeScript לצמצם את הטיפוס של משתנה בהתבסס על תוצאת בדיקה בזמן ריצה, מה שמאפשר בדיקת טיפוסים מדויקת יותר בקוד הבא.
• שיפור קריאות הקוד: הן הופכות את הקוד שלכם למפורש יותר לגבי הטיפוסים הצפויים, מה שמקל על הבנתו ותחזוקתו.

דוגמאות מעשיות

דוגמה 1: בדיקה שמדובר במחרוזת (string)

בואו ניצור פונקציה שמאשרת שערך מסוים הוא מחרוזת. אם הוא אינו מחרוזת, היא זורקת שגיאה.

            function assertIsString(value: any): asserts value is string {
  if (typeof value !== 'string') {
    throw new Error(`Expected a string, but received ${typeof value}`);
  }
}

function processString(input: any) {
  assertIsString(input);
  // TypeScript now knows that 'input' is a string
  console.log(input.toUpperCase());
}

processString("hello"); // Works fine
// processString(123); // Throws an error at runtime

            

              
                Copy
              
            
          

בדוגמה זו, assertIsString בודקת אם ערך הקלט הוא מחרוזת. אם לא, היא זורקת שגיאה. אם היא חוזרת מבלי לזרוק שגיאה, TypeScript יודעת ש-input הוא מחרוזת, ומאפשרת לקרוא בבטחה למתודות של מחרוזות כמו toUpperCase().

דוגמה 2: בדיקת מבנה אובייקט ספציפי

נניח שאתם עובדים עם נתונים שהתקבלו מ-API ורוצים להבטיח שהם תואמים למבנה אובייקט ספציפי לפני עיבודם. נניח שאתם מצפים לאובייקט עם המאפיינים name (מחרוזת) ו-age (מספר).

            interface Person {
  name: string;
  age: number;
}

function assertIsPerson(value: any): asserts value is Person {
  if (typeof value !== 'object' || value === null) {
    throw new Error(`Expected an object, but received ${typeof value}`);
  }

  if (!('name' in value) || typeof value.name !== 'string') {
    throw new Error(`Expected a string 'name' property`);
  }

  if (!('age' in value) || typeof value.age !== 'number') {
    throw new Error(`Expected a number 'age' property`);
  }
}

function processPerson(data: any) {
  assertIsPerson(data);
  // TypeScript now knows that 'data' is a Person
  console.log(`Name: ${data.name}, Age: ${data.age}`);
}

processPerson({ name: "Alice", age: 30 }); // Works fine
// processPerson({ name: "Bob", age: "30" }); // Throws an error at runtime
// processPerson({ name: "Charlie" }); // Throws an error at runtime

            

              
                Copy
              
            
          

כאן, assertIsPerson בודקת אם ערך הקלט הוא אובייקט עם המאפיינים והטיפוסים הנדרשים. אם בדיקה כלשהי נכשלת, היא זורקת שגיאה. אחרת, TypeScript מתייחסת ל-data כאובייקט מסוג Person.

דוגמה 3: בדיקת ערך Enum ספציפי

שקלו enum המייצג סטטוסים שונים של הזמנה.

            enum OrderStatus {
  PENDING = "PENDING",
  PROCESSING = "PROCESSING",
  SHIPPED = "SHIPPED",
  DELIVERED = "DELIVERED",
}

function assertIsOrderStatus(value: any): asserts value is OrderStatus {
  if (!Object.values(OrderStatus).includes(value)) {
    throw new Error(`Expected OrderStatus, but received ${value}`);
  }
}

function processOrder(status: any) {
  assertIsOrderStatus(status);
  // TypeScript now knows that 'status' is an OrderStatus
  console.log(`Order status: ${status}`);
}

processOrder(OrderStatus.SHIPPED); // Works fine
// processOrder("CANCELLED"); // Throws an error at runtime

            

              
                Copy
              
            
          

בדוגמה זו, assertIsOrderStatus מוודאת שערך הקלט הוא ערך enum חוקי של OrderStatus. אם לא, היא זורקת שגיאה. זה עוזר למנוע עיבוד של סטטוסי הזמנה לא חוקיים.

דוגמה 4: שימוש ב-type predicates עם פונקציות אימות

אפשר לשלב בין type predicates ופונקציות אימות לגמישות רבה יותר.

            function isString(value: any): value is string {
    return typeof value === 'string';
}

function assertString(value: any): asserts value is string {
    if (!isString(value)) {
        throw new Error(`Expected a string, but received ${typeof value}`);
    }
}

function processValue(input: any) {
    assertString(input);
    console.log(input.toUpperCase());
}

processValue("TypeScript"); // Works
// processValue(123); // Throws

            

              
                Copy
              
            
          

שיטות עבודה מומלצות (Best Practices)

• שמרו על אימותים תמציתיים: התמקדו באימות המאפיינים או התנאים החיוניים לתפקוד נכון של הקוד. הימנעו מאימותים מורכבים מדי שעלולים להאט את היישום שלכם.
• ספקו הודעות שגיאה ברורות: כללו הודעות שגיאה אינפורמטיביות שעוזרות למפתחים לזהות במהירות את גורם השגיאה וכיצד לתקן אותה. השתמשו בשפה ספציפית המנחה את המשתמש. לדוגמה, במקום לומר "נתונים לא חוקיים", אמרו "צפוי אובייקט עם המאפיינים 'name' ו-'age'."
• השתמשו ב-Type Predicates לבדיקות מורכבות: אם לוגיקת האימות שלכם מורכבת, שקלו להשתמש ב-type predicates כדי לכמוס את לוגיקת בדיקת הטיפוסים ולשפר את קריאות הקוד.
• שקלו את השלכות הביצועים: אימות טיפוסים בזמן ריצה מוסיף תקורה ליישום שלכם. השתמשו בחתימות אימות בשיקול דעת ורק בעת הצורך. יש להעדיף בדיקת טיפוסים סטטית היכן שניתן.
• טפלו בשגיאות בחן: ודאו שהיישום שלכם מטפל בשגיאות שנזרקות על ידי פונקציות אימות בצורה חיננית, מונע קריסות ומספק חווית משתמש טובה. שקלו לעטוף את הקוד שעלול להיכשל בבלוקים של try-catch.
• תעדו את האימותים שלכם: תעדו בבירור את המטרה וההתנהגות של פונקציות האימות שלכם, והסבירו את התנאים שהן בודקות ואת הטיפוסים הצפויים. זה יעזור למפתחים אחרים להבין ולהשתמש בקוד שלכם נכון.

מקרי שימוש בתעשיות שונות

חתימות אימות יכולות להועיל במגוון תעשיות:

• מסחר אלקטרוני: אימות קלט משתמשים במהלך התשלום כדי להבטיח שכתובות למשלוח, פרטי תשלום ופרטי הזמנה נכונים.
• פיננסים: אימות נתונים פיננסיים ממקורות חיצוניים, כגון מחירי מניות או שערי חליפין, לפני שימוש בהם בחישובים או בדוחות.
• שירותי בריאות: וידוא שנתוני מטופלים תואמים לפורמטים ותקנים ספציפיים, כגון רשומות רפואיות או תוצאות מעבדה.
• ייצור: אימות נתונים מחיישנים ומכונות כדי להבטיח שתהליכי הייצור פועלים בצורה חלקה ויעילה.
• לוגיסטיקה: בדיקה שנתוני משלוח, כגון מספרי מעקב וכתובות למסירה, מדויקים ושלמים.

חלופות לחתימות אימות

אף שחתימות אימות הן כלי רב עוצמה, ישנן גם גישות אחרות לאימות טיפוסים בזמן ריצה ב-TypeScript:

• Type Guards: הן פונקציות שמחזירות ערך בוליאני המציין אם ערך מסוים הוא מטיפוס ספציפי. ניתן להשתמש בהן כדי לצמצם את הטיפוס של משתנה בתוך בלוק תנאי. עם זאת, בניגוד לחתימות אימות, הן אינן זורקות שגיאות כאשר בדיקת הטיפוס נכשלת.
• ספריות לבדיקת טיפוסים בזמן ריצה: ספריות כמו io-ts, zod ו-yup מספקות יכולות מקיפות לבדיקת טיפוסים בזמן ריצה, כולל אימות סכמות וטרנספורמציה של נתונים. ספריות אלו יכולות להיות שימושיות במיוחד כאשר מתמודדים עם מבני נתונים מורכבים או APIs חיצוניים.

סיכום

חתימות אימות ב-TypeScript מספקות מנגנון רב עוצמה לאכיפת אימות טיפוסים בזמן ריצה, לשיפור אמינות הקוד ולמניעת שגיאות בלתי צפויות. על ידי הגדרת פונקציות המאשרות את הטיפוס של ערך, ניתן לשפר את בטיחות הטיפוסים, לצמצם טיפוסים ולהפוך את הקוד למפורש וקל לתחזוקה. אף שישנן חלופות, חתימות אימות מציעות דרך קלת משקל ויעילה להוסיף בדיקות טיפוסים בזמן ריצה לפרויקטי TypeScript שלכם. על ידי הקפדה על שיטות עבודה מומלצות והתחשבות בהשלכות הביצועים, תוכלו למנף חתימות אימות לבניית יישומים חסינים ואמינים יותר.

זכרו שחתימות אימות הן היעילות ביותר כאשר משתמשים בהן בשילוב עם תכונות בדיקת הטיפוסים הסטטית של TypeScript. יש להשתמש בהן כדי להשלים, ולא להחליף, את הבדיקה הסטטית. על ידי שילוב של אימות טיפוסים סטטי ודינמי (בזמן ריצה), ניתן להשיג רמה גבוהה של בטיחות קוד ולמנוע שגיאות נפוצות רבות.