TypeScript Node.js: 서버 측 타입 안전성 구현

끊임없이 진화하는 웹 개발 환경에서 강력하고 유지 관리 가능한 서버 측 애플리케이션을 구축하는 것이 가장 중요합니다. JavaScript는 오랫동안 웹의 언어였지만, 동적인 특성으로 인해 런타임 오류가 발생하고 대규모 프로젝트를 확장하는 데 어려움이 있을 수 있습니다. 정적 타이핑을 추가하는 JavaScript의 상위 집합인 TypeScript는 이러한 문제에 대한 강력한 솔루션을 제공합니다. TypeScript와 Node.js를 결합하면 타입 안전하고 확장 가능하며 유지 관리 가능한 백엔드 시스템을 구축하기 위한 강력한 환경을 제공합니다.

Node.js 서버 측 개발을 위한 TypeScript를 선택해야 하는 이유

TypeScript는 Node.js 개발에 많은 이점을 제공하여 JavaScript의 동적 타이핑에 내재된 많은 제한 사항을 해결합니다.

• 향상된 타입 안전성: TypeScript는 컴파일 시 엄격한 타입 검사를 적용하여 프로덕션 환경에 도달하기 전에 잠재적인 오류를 포착합니다. 이렇게 하면 런타임 예외의 위험이 줄어들고 애플리케이션의 전반적인 안정성이 향상됩니다. API가 사용자 ID를 숫자로 예상하지만 문자열을 수신하는 시나리오를 상상해 보세요. TypeScript는 개발 중에 이 오류를 플래그 지정하여 프로덕션 환경에서 잠재적인 충돌을 방지합니다.
• 향상된 코드 유지 관리성: 타입 주석을 사용하면 코드를 더 쉽게 이해하고 리팩터링할 수 있습니다. 팀에서 작업할 때 명확한 타입 정의는 개발자가 코드베이스의 여러 부분의 목적과 예상되는 동작을 빠르게 파악하는 데 도움이 됩니다. 이는 진화하는 요구 사항이 있는 장기 프로젝트에 특히 중요합니다.
• 향상된 IDE 지원: TypeScript의 정적 타이핑을 통해 IDE(통합 개발 환경)는 우수한 자동 완성, 코드 탐색 및 리팩터링 도구를 제공할 수 있습니다. 이렇게 하면 개발자 생산성이 크게 향상되고 오류 발생 가능성이 줄어듭니다. 예를 들어 VS Code의 TypeScript 통합은 지능적인 제안 및 오류 강조 표시를 제공하여 개발 속도를 높이고 효율성을 높입니다.
• 조기 오류 감지: 컴파일 중에 타입 관련 오류를 식별함으로써 TypeScript를 사용하면 개발 주기 초기에 문제를 해결하여 시간을 절약하고 디버깅 노력을 줄일 수 있습니다. 이 사전 예방적 접근 방식은 오류가 애플리케이션을 통해 전파되어 사용자에게 영향을 미치는 것을 방지합니다.
• 점진적인 채택: TypeScript는 JavaScript의 상위 집합이므로 기존 JavaScript 코드를 TypeScript로 점진적으로 마이그레이션할 수 있습니다. 따라서 코드베이스를 완전히 다시 작성하지 않고도 타입 안전성을 점진적으로 도입할 수 있습니다.

TypeScript Node.js 프로젝트 설정

TypeScript 및 Node.js를 시작하려면 Node.js 및 npm(Node Package Manager)을 설치해야 합니다. 설치가 완료되면 다음 단계에 따라 새 프로젝트를 설정할 수 있습니다.

1. 프로젝트 디렉터리 만들기: 프로젝트의 새 디렉터리를 만들고 터미널에서 해당 디렉터리로 이동합니다.
2. Node.js 프로젝트 초기화: npm init -y를 실행하여 package.json 파일을 만듭니다.
3. TypeScript 설치: npm install --save-dev typescript @types/node를 실행하여 TypeScript 및 Node.js 타입 정의를 설치합니다. @types/node 패키지는 Node.js 기본 제공 모듈에 대한 타입 정의를 제공하여 TypeScript가 Node.js 코드를 이해하고 유효성을 검사할 수 있도록 합니다.
4. TypeScript 구성 파일 만들기: npx tsc --init를 실행하여 tsconfig.json 파일을 만듭니다. 이 파일은 TypeScript 컴파일러를 구성하고 컴파일 옵션을 지정합니다.
5. tsconfig.json 구성: tsconfig.json 파일을 열고 프로젝트 요구 사항에 따라 구성합니다. 몇 가지 일반적인 옵션은 다음과 같습니다.
• target: ECMAScript 대상 버전(예: "es2020", "esnext")을 지정합니다.
• module: 사용할 모듈 시스템(예: "commonjs", "esnext")을 지정합니다.
• outDir: 컴파일된 JavaScript 파일의 출력 디렉터리를 지정합니다.
• rootDir: TypeScript 소스 파일의 루트 디렉터리를 지정합니다.
• sourceMap: 더 쉬운 디버깅을 위해 소스 맵 생성을 활성화합니다.
• strict: 엄격한 타입 검사를 활성화합니다.
• esModuleInterop: CommonJS와 ES 모듈 간의 상호 운용성을 활성화합니다.

샘플 tsconfig.json 파일은 다음과 같습니다.

{
  "compilerOptions": {
    "target": "es2020",
    "module": "commonjs",
    "outDir": "./dist",
    "rootDir": "./src",
    "sourceMap": true,
    "strict": true,
    "esModuleInterop": true,
    "skipLibCheck": true,
    "forceConsistentCasingInFileNames": true
  },
  "include": [
    "src/**/*"
  ]
}

이 구성은 TypeScript 컴파일러에게 src 디렉터리의 모든 .ts 파일을 컴파일하고 컴파일된 JavaScript 파일을 dist 디렉터리에 출력하고 디버깅을 위해 소스 맵을 생성하도록 지시합니다.

기본 타입 주석 및 인터페이스

TypeScript는 변수, 함수 매개변수 및 반환 값의 타입을 명시적으로 지정할 수 있는 타입 주석을 도입합니다. 이렇게 하면 TypeScript 컴파일러가 타입 검사를 수행하고 오류를 조기에 포착할 수 있습니다.

기본 타입

TypeScript는 다음과 같은 기본 타입을 지원합니다.

• string: 텍스트 값을 나타냅니다.
• number: 숫자 값을 나타냅니다.
• boolean: 부울 값(true 또는 false)을 나타냅니다.
• null: 값의 의도적인 부재를 나타냅니다.
• undefined: 값이 할당되지 않은 변수를 나타냅니다.
• symbol: 고유하고 변경할 수 없는 값을 나타냅니다.
• bigint: 임의 정밀도의 정수를 나타냅니다.
• any: 모든 타입의 값을 나타냅니다(드물게 사용).
• unknown: 타입이 알려지지 않은 값을 나타냅니다(any보다 안전함).
• void: 함수에서 반환 값이 없음을 나타냅니다.
• never: 결코 발생하지 않는 값(예: 항상 오류를 발생시키는 함수)을 나타냅니다.
• array: 동일한 타입의 값의 순서 있는 컬렉션(예: string[], number[])을 나타냅니다.
• tuple: 특정 타입의 값의 순서 있는 컬렉션(예: [string, number])을 나타냅니다.
• enum: 명명된 상수의 집합을 나타냅니다.
• object: 비원시 타입을 나타냅니다.

다음은 타입 주석의 몇 가지 예입니다.

let name: string = "John Doe";
let age: number = 30;
let isStudent: boolean = false;

function greet(name: string): string {
  return `Hello, ${name}!`;
}

let numbers: number[] = [1, 2, 3, 4, 5];

let person: { name: string; age: number } = {
  name: "Jane Doe",
  age: 25,
};

인터페이스

인터페이스는 객체의 구조를 정의합니다. 객체가 가져야 하는 속성 및 메서드를 지정합니다. 인터페이스는 타입 안전성을 적용하고 코드 유지 관리성을 개선하는 강력한 방법입니다.

다음은 인터페이스의 예입니다.

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

function getUser(id: number): User {
  // ... 데이터베이스에서 사용자 데이터 가져오기
  return {
    id: 1,
    name: "John Doe",
    email: "john.doe@example.com",
    isActive: true,
  };
}

let user: User = getUser(1);

console.log(user.name); // John Doe

이 예에서 User 인터페이스는 사용자 객체의 구조를 정의합니다. getUser 함수는 User 인터페이스를 준수하는 객체를 반환합니다. 함수가 인터페이스와 일치하지 않는 객체를 반환하면 TypeScript 컴파일러가 오류를 발생시킵니다.

타입 별칭

타입 별칭은 타입에 대한 새 이름을 만듭니다. 새 타입을 만들지 않고 기존 타입에 더 설명적이거나 편리한 이름을 지정합니다.

type StringOrNumber = string | number;

let value: StringOrNumber = "hello";
value = 123;

//복잡한 객체에 대한 타입 별칭
type Point = {
 x: number;
 y: number;
};

const myPoint: Point = { x: 10, y: 20 };

TypeScript 및 Node.js를 사용하여 간단한 API 구축

TypeScript, Node.js 및 Express.js를 사용하여 간단한 REST API를 구축해 보겠습니다.

1. Express.js 및 해당 타입 정의 설치: npm install express @types/express 실행
2. 다음 코드를 사용하여 src/index.ts라는 파일을 만듭니다.

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

const app = express();
const port = process.env.PORT || 3000;

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

const products: Product[] = [
  { id: 1, name: 'Laptop', price: 1200 },
  { id: 2, name: 'Keyboard', price: 75 },
  { id: 3, name: 'Mouse', price: 25 },
];

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

app.get('/products/:id', (req: Request, res: Response) => {
  const productId = parseInt(req.params.id);
  const product = products.find(p => p.id === productId);

  if (product) {
    res.json(product);
  } else {
    res.status(404).json({ message: 'Product not found' });
  }
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server is running on port ${port}`);
});

이 코드는 두 개의 엔드포인트가 있는 간단한 Express.js API를 만듭니다.

• /products: 제품 목록을 반환합니다.
• /products/:id: ID별로 특정 제품을 반환합니다.

Product 인터페이스는 제품 객체의 구조를 정의합니다. products 배열에는 Product 인터페이스를 준수하는 제품 객체 목록이 포함되어 있습니다.

API를 실행하려면 TypeScript 코드를 컴파일하고 Node.js 서버를 시작해야 합니다.

1. TypeScript 코드 컴파일: npm run tsc를 실행합니다(package.json에 이 스크립트를 "tsc": "tsc"로 정의해야 할 수 있음).
2. Node.js 서버 시작: node dist/index.js를 실행합니다.

그런 다음 브라우저에서 또는 curl과 같은 도구를 사용하여 API 엔드포인트에 액세스할 수 있습니다.

curl http://localhost:3000/products
curl http://localhost:3000/products/1

서버 측 개발을 위한 고급 TypeScript 기술

TypeScript는 서버 측 개발에서 타입 안전성 및 코드 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 여러 고급 기능을 제공합니다.

제네릭

제네릭을 사용하면 타입 안전성을 희생하지 않고도 다양한 타입으로 작업할 수 있는 코드를 작성할 수 있습니다. 타입을 매개변수화하여 코드를 더 재사용 가능하고 유연하게 만드는 방법을 제공합니다.

다음은 제네릭 함수의 예입니다.

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

let myString: string = identity<string>("hello");
let myNumber: number = identity<number>(123);

이 예에서 identity 함수는 T 타입의 인수를 사용하고 동일한 타입의 값을 반환합니다. <T> 구문은 T가 타입 매개변수임을 나타냅니다. 함수를 호출할 때 T의 타입을 명시적으로 지정하거나(예: identity<string>) TypeScript가 인수에서 추론하도록 할 수 있습니다(예: identity("hello")).

판별된 유니온

태그된 유니온이라고도 하는 판별된 유니온은 여러 다른 타입 중 하나일 수 있는 값을 나타내는 강력한 방법입니다. 상태 머신을 모델링하거나 다양한 종류의 오류를 나타내는 데 자주 사용됩니다.

다음은 판별된 유니온의 예입니다.

type Success = {
  status: 'success';
  data: any;
};

type Error = {
  status: 'error';
  message: string;
};

type Result = Success | Error;

function handleResult(result: Result) {
  if (result.status === 'success') {
    console.log('성공:', result.data);
  } else {
    console.error('오류:', result.message);
  }
}

const successResult: Success = { status: 'success', data: { name: 'John Doe' } };
const errorResult: Error = { status: 'error', message: '문제가 발생했습니다' };

handleResult(successResult);
handleResult(errorResult);

이 예에서 Result 타입은 Success 및 Error 타입의 판별된 유니온입니다. status 속성은 값이 어떤 타입인지 나타내는 판별자입니다. handleResult 함수는 판별자를 사용하여 값을 처리하는 방법을 결정합니다.

유틸리티 타입

TypeScript는 타입을 조작하고 더 간결하고 표현력이 풍부한 코드를 만드는 데 도움이 되는 여러 기본 제공 유틸리티 타입을 제공합니다. 일반적으로 사용되는 유틸리티 타입은 다음과 같습니다.

• Partial<T>: T의 모든 속성을 선택 사항으로 만듭니다.
• Required<T>: T의 모든 속성을 필수 사항으로 만듭니다.
• Readonly<T>: T의 모든 속성을 읽기 전용으로 만듭니다.
• Pick<T, K>: 키가 K에 있는 T의 속성만 있는 새 타입을 만듭니다.
• Omit<T, K>: 키가 K에 있는 속성을 제외한 T의 모든 속성이 있는 새 타입을 만듭니다.
• Record<K, T>: K 타입의 키와 T 타입의 값이 있는 새 타입을 만듭니다.
• Exclude<T, U>: U에 할당할 수 있는 모든 타입을 T에서 제외합니다.
• Extract<T, U>: U에 할당할 수 있는 모든 타입을 T에서 추출합니다.
• NonNullable<T>: T에서 null 및 undefined를 제외합니다.
• Parameters<T>: 튜플에서 함수 타입 T의 매개변수를 가져옵니다.
• ReturnType<T>: 함수 타입 T의 반환 타입을 가져옵니다.
• InstanceType<T>: 생성자 함수 타입 T의 인스턴스 타입을 가져옵니다.

다음은 유틸리티 타입을 사용하는 방법의 몇 가지 예입니다.

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

// User의 모든 속성을 선택 사항으로 만듭니다.
type PartialUser = Partial<User>;

// User의 이름 및 이메일 속성만 있는 타입을 만듭니다.
type UserInfo = Pick<User, 'name' | 'email'>;

// id를 제외한 User의 모든 속성이 있는 타입을 만듭니다.
type UserWithoutId = Omit<User, 'id'>;

TypeScript Node.js 애플리케이션 테스팅

테스팅은 강력하고 안정적인 서버 측 애플리케이션을 구축하는 데 필수적인 부분입니다. TypeScript를 사용할 때 타입 시스템을 활용하여 보다 효과적이고 유지 관리 가능한 테스트를 작성할 수 있습니다.

Node.js에 대한 인기 있는 테스팅 프레임워크에는 Jest 및 Mocha가 있습니다. 이러한 프레임워크는 단위 테스트, 통합 테스트 및 엔드 투 엔드 테스트를 작성하기 위한 다양한 기능을 제공합니다.

다음은 Jest를 사용한 단위 테스트의 예입니다.

// src/utils.ts
export function add(a: number, b: number): number {
  return a + b;
}

// test/utils.test.ts
import { add } from '../src/utils';

describe('add', () => {
  it('두 숫자의 합을 반환해야 합니다.', () => {
    expect(add(1, 2)).toBe(3);
  });

  it('음수를 처리해야 합니다.', () => {
    expect(add(-1, 2)).toBe(1);
  });
});

이 예에서 add 함수는 Jest를 사용하여 테스트됩니다. describe 블록은 관련된 테스트를 함께 그룹화합니다. it 블록은 개별 테스트 사례를 정의합니다. expect 함수는 코드 동작에 대한 어설션을 수행하는 데 사용됩니다.

TypeScript 코드에 대한 테스트를 작성할 때 테스트가 가능한 모든 타입 시나리오를 다루도록 하는 것이 중요합니다. 여기에는 다양한 타입의 입력을 사용하여 테스트하고, null 및 정의되지 않은 값을 사용하여 테스트하고, 잘못된 데이터를 사용하여 테스트하는 것이 포함됩니다.

TypeScript Node.js 개발을 위한 모범 사례

TypeScript Node.js 프로젝트가 잘 구성되고 유지 관리 가능하며 확장 가능하도록 하려면 몇 가지 모범 사례를 따르는 것이 중요합니다.

• 엄격 모드 사용: tsconfig.json 파일에서 엄격 모드를 활성화하여 더 엄격한 타입 검사를 적용하고 잠재적인 오류를 조기에 포착합니다.
• 명확한 인터페이스 및 타입 정의: 인터페이스 및 타입을 사용하여 데이터 구조를 정의하고 애플리케이션 전체에서 타입 안전성을 보장합니다.
• 제네릭 사용: 타입 안전성을 희생하지 않고 다양한 타입으로 작업할 수 있는 재사용 가능한 코드를 작성하려면 제네릭을 사용합니다.
• 판별된 유니온 사용: 여러 다른 타입 중 하나일 수 있는 값을 나타내려면 판별된 유니온을 사용합니다.
• 포괄적인 테스트 작성: 단위 테스트, 통합 테스트 및 엔드 투 엔드 테스트를 작성하여 코드가 올바르게 작동하고 애플리케이션이 안정적인지 확인합니다.
• 일관된 코딩 스타일 따르기: Prettier와 같은 코드 포맷터와 ESLint와 같은 린터를 사용하여 일관된 코딩 스타일을 적용하고 잠재적인 오류를 포착합니다. 이는 일관된 코드베이스를 유지하기 위해 팀과 협력할 때 특히 중요합니다. ESLint 및 Prettier에 대한 많은 구성 옵션은 팀 전체에서 공유할 수 있습니다.
• 종속성 주입 사용: 종속성 주입은 코드를 분리하고 테스트 가능성을 높이는 설계 패턴입니다. InversifyJS와 같은 도구를 사용하면 TypeScript Node.js 프로젝트에서 종속성 주입을 구현하는 데 도움이 됩니다.
• 적절한 오류 처리 구현: 예외를 정상적으로 포착하고 처리하기 위해 강력한 오류 처리를 구현합니다. try-catch 블록 및 오류 로깅을 사용하여 애플리케이션이 충돌하는 것을 방지하고 유용한 디버깅 정보를 제공합니다.
• 모듈 번들러 사용: Webpack 또는 Parcel과 같은 모듈 번들러를 사용하여 코드를 번들링하고 프로덕션에 최적화합니다. 프런트엔드 개발과 관련된 경우가 많지만 모듈 번들러는 특히 ES 모듈로 작업할 때 Node.js 프로젝트에도 유용할 수 있습니다.
• 프레임워크 사용 고려: TypeScript를 사용하여 확장 가능하고 유지 관리 가능한 Node.js 애플리케이션을 구축하기 위한 구조 및 규칙을 제공하는 NestJS 또는 AdonisJS와 같은 프레임워크를 살펴봅니다. 이러한 프레임워크에는 종속성 주입, 라우팅 및 미들웨어 지원과 같은 기능이 포함되는 경우가 많습니다.

배포 고려 사항

TypeScript Node.js 애플리케이션 배포는 표준 Node.js 애플리케이션 배포와 유사합니다. 그러나 몇 가지 추가 고려 사항이 있습니다.

• 컴파일: 배포하기 전에 TypeScript 코드를 JavaScript로 컴파일해야 합니다. 이는 빌드 프로세스의 일부로 수행할 수 있습니다.
• 소스 맵: 프로덕션 환경에서 디버깅을 더 쉽게 만들려면 배포 패키지에 소스 맵을 포함하는 것을 고려하십시오.
• 환경 변수: 환경 변수를 사용하여 다양한 환경(예: 개발, 스테이징, 프로덕션)에 맞게 애플리케이션을 구성합니다. 이는 표준 사례이지만 컴파일된 코드를 처리할 때 훨씬 더 중요해집니다.

Node.js에 대한 인기 있는 배포 플랫폼은 다음과 같습니다.

• AWS(Amazon Web Services): EC2, Elastic Beanstalk 및 Lambda를 포함하여 Node.js 애플리케이션을 배포하기 위한 다양한 서비스를 제공합니다.
• GCP(Google Cloud Platform): Compute Engine, App Engine 및 Cloud Functions를 포함하여 AWS와 유사한 서비스를 제공합니다.
• Microsoft Azure: Node.js 애플리케이션을 배포하기 위한 Virtual Machines, App Service 및 Azure Functions와 같은 서비스를 제공합니다.
• Heroku: Node.js 애플리케이션의 배포 및 관리를 간소화하는 PaaS(Platform-as-a-Service)입니다.
• DigitalOcean: Node.js 애플리케이션을 배포하는 데 사용할 수 있는 VPS(Virtual Private Server)를 제공합니다.
• Docker: 애플리케이션과 해당 종속성을 단일 컨테이너로 패키징할 수 있는 컨테이너화 기술입니다. 이렇게 하면 Docker를 지원하는 모든 환경에 애플리케이션을 쉽게 배포할 수 있습니다.

결론

TypeScript는 Node.js를 사용하여 강력하고 확장 가능한 서버 측 애플리케이션을 구축하는 데 있어 기존 JavaScript보다 크게 개선된 기능을 제공합니다. 타입 안전성, 향상된 IDE 지원 및 고급 언어 기능을 활용하여 더 유지 관리 가능하고 안정적이며 효율적인 백엔드 시스템을 만들 수 있습니다. TypeScript를 채택하는 데에는 학습 곡선이 있지만 코드 품질 및 개발자 생산성 측면에서 장기적인 이점은 가치 있는 투자입니다. 잘 구성되고 유지 관리 가능한 애플리케이션에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 TypeScript는 전 세계 서버 측 개발자에게 점점 더 중요한 도구가 될 것입니다.