JavaScript šablonu saskaņošana un tipu sašaurināšana: padziļināta tipu noteikšana robustam kodam

Lai gan JavaScript ir dinamiski tipizēta valoda, tai lielu labumu dod statiskā analīze un kompilēšanas laika pārbaudes. TypeScript, kas ir JavaScript virskopa, ievieš statisko tipizēšanu un ievērojami uzlabo koda kvalitāti. Tomēr pat tīrā JavaScript vai ar TypeScript tipu sistēmu mēs varam izmantot tādas metodes kā šablonu saskaņošana un tipu sašaurināšana, lai panāktu padziļinātāku tipu noteikšanu un rakstītu robustāku, uzturējamāku un prognozējamāku kodu. Šajā rakstā šie spēcīgie koncepti tiek aplūkoti ar praktiskiem piemēriem.

Izpratne par tipu noteikšanu

Tipu noteikšana ir kompilatora (vai interpretatora) spēja automātiski secināt mainīgā vai izteiksmes tipu bez skaidrām tipu anotācijām. JavaScript pēc noklusējuma lielā mērā paļaujas uz izpildlaika tipu noteikšanu. TypeScript sper soli tālāk, nodrošinot kompilēšanas laika tipu noteikšanu, kas ļauj mums notvert tipu kļūdas pirms koda palaišanas.

Apskatīsim šādu JavaScript (vai TypeScript) piemēru:

let x = 10; // TypeScript secina, ka x ir 'number' tipa
let y = "Hello"; // TypeScript secina, ka y ir 'string' tipa

function add(a: number, b: number) { // Skaidras tipu anotācijas TypeScript
  return a + b;
}

let result = add(x, 5); // TypeScript secina, ka rezultāts ir 'number' tipa
// let error = add(x, y); // Tas izraisītu TypeScript kļūdu kompilēšanas laikā

Lai gan pamata tipu noteikšana ir noderīga, tā bieži vien ir nepietiekama, strādājot ar sarežģītām datu struktūrām un nosacījumu loģiku. Šeit talkā nāk šablonu saskaņošana un tipu sašaurināšana.

Šablonu saskaņošana: algebrisko datu tipu emulēšana

Šablonu saskaņošana, kas bieži sastopama funkcionālās programmēšanas valodās, piemēram, Haskell, Scala un Rust, ļauj mums dekonstruēt datus un veikt dažādas darbības, pamatojoties uz datu formu vai struktūru. JavaScript nav iebūvētas šablonu saskaņošanas, taču mēs varam to emulēt, izmantojot metožu kombināciju, īpaši apvienojumā ar TypeScript diskriminējošām apvienībām (discriminated unions).

Diskriminējošās apvienības

Diskriminējoša apvienība (pazīstama arī kā iezīmēta apvienība jeb tagged union vai variantu tips) ir tips, kas sastāv no vairākiem atšķirīgiem tipiem, katram no kuriem ir kopīga diskriminējoša īpašība ("iezīme" jeb "tag"), kas ļauj tos atšķirt. Tas ir būtisks pamatelements šablonu saskaņošanas emulēšanai.

Apskatīsim piemēru, kas attēlo dažāda veida operācijas rezultātus:

// TypeScript
type Success = { kind: "success"; value: T };
type Failure = { kind: "failure"; error: string };

type Result = Success | Failure;

function processData(data: string): Result {
  if (data === "valid") {
    return { kind: "success", value: 42 };
  } else {
    return { kind: "failure", error: "Invalid data" };
  }
}

const result = processData("valid");

// Kā tagad apstrādāt mainīgo 'result'?

`Result` tips ir diskriminējoša apvienība. Tas var būt vai nu `Success` ar `value` īpašību, vai `Failure` ar `error` īpašību. `kind` īpašība darbojas kā diskriminants.

Tipu sašaurināšana ar nosacījumu loģiku

Tipu sašaurināšana ir mainīgā tipa precizēšanas process, pamatojoties uz nosacījumu loģiku vai izpildlaika pārbaudēm. TypeScript tipu pārbaudītājs izmanto kontroles plūsmas analīzi, lai saprastu, kā tipi mainās nosacījumu blokos. Mēs varam to izmantot, lai veiktu darbības, pamatojoties uz mūsu diskriminējošās apvienības `kind` īpašību.

// TypeScript
if (result.kind === "success") {
  // TypeScript tagad zina, ka 'result' ir 'Success' tipa
  console.log("Success! Value:", result.value); // Šeit nav tipu kļūdu
} else {
  // TypeScript tagad zina, ka 'result' ir 'Failure' tipa
  console.error("Failure! Error:", result.error);
}

`if` blokā TypeScript zina, ka `result` ir `Success`, tāpēc mēs varam droši piekļūt `result.value` bez tipu kļūdām. Līdzīgi `else` blokā TypeScript zina, ka tas ir `Failure`, un ļauj piekļūt `result.error`.

Padziļinātas tipu sašaurināšanas metodes

Papildus vienkāršiem `if` priekšrakstiem mēs varam izmantot vairākas padziļinātas metodes, lai efektīvāk sašaurinātu tipus.

`typeof` un `instanceof` aizsargi

Operatorus `typeof` un `instanceof` var izmantot, lai precizētu tipus, pamatojoties uz izpildlaika pārbaudēm.

function processValue(value: string | number) {
  if (typeof value === "string") {
    // TypeScript šeit zina, ka 'value' ir string
    console.log("Value is a string:", value.toUpperCase());
  } else {
    // TypeScript šeit zina, ka 'value' ir number
    console.log("Value is a number:", value * 2);
  }
}

processValue("hello");
processValue(10);

class MyClass {}

function processObject(obj: MyClass | string) {
    if (obj instanceof MyClass) {
        // TypeScript šeit zina, ka 'obj' ir MyClass instance
        console.log("Object is an instance of MyClass");
    } else {
        // TypeScript šeit zina, ka 'obj' ir string
        console.log("Object is a string:", obj.toUpperCase());
    }
}

processObject(new MyClass());
processObject("world");

Pielāgotas tipu aizsargu funkcijas

Jūs varat definēt savas tipu aizsargu funkcijas, lai veiktu sarežģītākas tipu pārbaudes un informētu TypeScript par precizēto tipu.

// TypeScript
interface Bird { fly: () => void; layEggs: () => void; }
interface Fish { swim: () => void; layEggs: () => void; }

function isBird(animal: Bird | Fish): animal is Bird {
  return (animal as Bird).fly !== undefined; // Pīles tipizēšana: ja tam ir 'fly', tas, visticamāk, ir putns (Bird)
}

function makeSound(animal: Bird | Fish) {
  if (isBird(animal)) {
    // TypeScript šeit zina, ka 'animal' ir Bird
    console.log("Chirp!");
    animal.fly();
  } else {
    // TypeScript šeit zina, ka 'animal' ir Fish
    console.log("Blub!");
    animal.swim();
  }
}

const myBird: Bird = { fly: () => console.log("Flying!"), layEggs: () => console.log("Laying eggs!") };
const myFish: Fish = { swim: () => console.log("Swimming!"), layEggs: () => console.log("Laying eggs!") };

makeSound(myBird);
makeSound(myFish);

`isBird` funkcijas atgriežamā tipa anotācija `animal is Bird` ir ļoti svarīga. Tā norāda TypeScript, ka, ja funkcija atgriež `true`, `animal` parametrs noteikti ir `Bird` tipa.

Izsmeļoša pārbaude ar `never` tipu

Strādājot ar diskriminējošām apvienībām, bieži vien ir lietderīgi nodrošināt, ka esat apstrādājis visus iespējamos gadījumus. Ar to var palīdzēt `never` tips. `never` tips attēlo vērtības, kas *nekad* nevar rasties. Ja noteikts koda ceļš nav sasniedzams, jūs varat piešķirt `never` mainīgajam. Tas ir noderīgi, lai nodrošinātu izsmeļošu pārbaudi, izmantojot `switch` priekšrakstu ar apvienības tipu.

// TypeScript
type Shape = { kind: "circle", radius: number } | { kind: "square", sideLength: number } | { kind: "triangle", base: number, height: number };

function getArea(shape: Shape): number {
  switch (shape.kind) {
    case "circle":
      return Math.PI * shape.radius * shape.radius;
    case "square":
      return shape.sideLength * shape.sideLength;
    case "triangle":
      return 0.5 * shape.base * shape.height;
    default:
      const _exhaustiveCheck: never = shape; // Ja visi gadījumi ir apstrādāti, 'shape' būs 'never'
      return _exhaustiveCheck; // Šī rinda izraisīs kompilēšanas laika kļūdu, ja Shape tipam tiek pievienota jauna forma, neatjauninot switch priekšrakstu.
  }
}

const circle: Shape = { kind: "circle", radius: 5 };
const square: Shape = { kind: "square", sideLength: 10 };
const triangle: Shape = { kind: "triangle", base: 8, height: 6 };

console.log("Circle area:", getArea(circle));
console.log("Square area:", getArea(square));
console.log("Triangle area:", getArea(triangle));

//Ja pievienosiet jaunu formu, piem.,
// type Shape = { kind: "circle", radius: number } | { kind: "square", sideLength: number } | { kind: "rectangle", width: number, height: number };
//Kompilators sūdzēsies par rindu const _exhaustiveCheck: never = shape;, jo kompilators saprot, ka shape objekts varētu būt { kind: "rectangle", width: number, height: number };
//Tas liek jums apstrādāt visus apvienības tipa gadījumus savā kodā.

Ja jūs pievienojat jaunu formu `Shape` tipam (piemēram, `rectangle`), neatjauninot `switch` priekšrakstu, tiks sasniegts `default` gadījums, un TypeScript ziņos par kļūdu, jo tas nevar piešķirt jauno formas tipu `never`. Tas palīdz notvert potenciālās kļūdas un nodrošina, ka jūs apstrādājat visus iespējamos gadījumus.

Praktiski piemēri un pielietojuma gadījumi

Apskatīsim dažus praktiskus piemērus, kuros šablonu saskaņošana un tipu sašaurināšana ir īpaši noderīga.

API atbilžu apstrāde

API atbildes bieži vien ir dažādos formātos atkarībā no pieprasījuma veiksmīguma vai neveiksmes. Diskriminējošās apvienības var izmantot, lai attēlotu šos dažādos atbilžu tipus.

// TypeScript
type APIResponseSuccess = { status: "success"; data: T };
type APIResponseError = { status: "error"; message: string };

type APIResponse = APIResponseSuccess | APIResponseError;

async function fetchData(url: string): Promise> {
  try {
    const response = await fetch(url);
    const data = await response.json();
    if (response.ok) {
      return { status: "success", data: data as T };
    } else {
      return { status: "error", message: data.message || "Unknown error" };
    }
  } catch (error) {
    return { status: "error", message: error.message || "Network error" };
  }
}

// Lietošanas piemērs
async function getProducts() {
  const response = await fetchData("/api/products");
  if (response.status === "success") {
    const products = response.data;
    products.forEach(product => console.log(product.name));
  } else {
    console.error("Failed to fetch products:", response.message);
  }
}

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

Šajā piemērā `APIResponse` tips attēlo vai nu veiksmīgu atbildi ar datiem, vai kļūdas atbildi ar ziņojumu. `status` īpašība darbojas kā diskriminants, ļaujot mums atbilstoši apstrādāt atbildi.

Lietotāja ievades apstrāde

Lietotāja ievade bieži prasa validāciju un parsēšanu. Šablonu saskaņošanu un tipu sašaurināšanu var izmantot, lai apstrādātu dažādus ievades tipus un nodrošinātu datu integritāti.

// TypeScript
type ValidEmail = { kind: "valid"; email: string };
type InvalidEmail = { kind: "invalid"; error: string };

type EmailValidationResult = ValidEmail | InvalidEmail;

function validateEmail(email: string): EmailValidationResult {
  if (/^[\w-\.]+@([\w-]+\.)+[\w-]{2,4}$/.test(email)) {
    return { kind: "valid", email: email };
  } else {
    return { kind: "invalid", error: "Invalid email format" };
  }
}

const emailInput = "test@example.com";
const validationResult = validateEmail(emailInput);

if (validationResult.kind === "valid") {
  console.log("Valid email:", validationResult.email);
  // Apstrādāt derīgo e-pastu
} else {
  console.error("Invalid email:", validationResult.error);
  // Parādīt kļūdas ziņojumu lietotājam
}

const invalidEmailInput = "testexample";
const invalidValidationResult = validateEmail(invalidEmailInput);

if (invalidValidationResult.kind === "valid") {
  console.log("Valid email:", invalidValidationResult.email);
  // Apstrādāt derīgo e-pastu
} else {
  console.error("Invalid email:", invalidValidationResult.error);
  // Parādīt kļūdas ziņojumu lietotājam
}

`EmailValidationResult` tips attēlo vai nu derīgu e-pastu, vai nederīgu e-pastu ar kļūdas ziņojumu. Tas ļauj jums eleganti apstrādāt abus gadījumus un sniegt informatīvu atgriezenisko saiti lietotājam.

Šablonu saskaņošanas un tipu sašaurināšanas priekšrocības

• Uzlabota koda robustums: Skaidri apstrādājot dažādus datu tipus un scenārijus, jūs samazināt izpildlaika kļūdu risku.
• Uzlabota koda uzturējamība: Kods, kas izmanto šablonu saskaņošanu un tipu sašaurināšanu, parasti ir vieglāk saprotams un uzturams, jo tas skaidri izsaka loģiku dažādu datu struktūru apstrādei.
• Paaugstināta koda prognozējamība: Tipu sašaurināšana nodrošina, ka kompilators var pārbaudīt jūsu koda pareizību kompilēšanas laikā, padarot jūsu kodu prognozējamāku un uzticamāku.
• Labāka izstrādātāja pieredze: TypeScript tipu sistēma sniedz vērtīgu atgriezenisko saiti un automātisko pabeigšanu, padarot izstrādi efektīvāku un mazāk kļūdainu.

Izaicinājumi un apsvērumi

• Sarežģītība: Šablonu saskaņošanas un tipu sašaurināšanas ieviešana dažkārt var pievienot kodam sarežģītību, īpaši strādājot ar sarežģītām datu struktūrām.
• Mācīšanās līkne: Izstrādātājiem, kas nav pazīstami ar funkcionālās programmēšanas konceptiem, var būt nepieciešams ieguldīt laiku, lai apgūtu šīs metodes.
• Izpildlaika virsizdevumi: Lai gan tipu sašaurināšana galvenokārt notiek kompilēšanas laikā, dažas metodes var radīt minimālus izpildlaika virsizdevumus.

Alternatīvas un kompromisi

Lai gan šablonu saskaņošana un tipu sašaurināšana ir spēcīgas metodes, tās ne vienmēr ir labākais risinājums. Citas apsveramas pieejas ietver:

• Objektorientētā programmēšana (OOP): OOP nodrošina polimorfisma un abstrakcijas mehānismus, kas dažkārt var sasniegt līdzīgus rezultātus. Tomēr OOP bieži var novest pie sarežģītākām koda struktūrām un mantošanas hierarhijām.
• Pīles tipizēšana (Duck Typing): Pīles tipizēšana paļaujas uz izpildlaika pārbaudēm, lai noteiktu, vai objektam ir nepieciešamās īpašības vai metodes. Lai gan tā ir elastīga, tā var novest pie izpildlaika kļūdām, ja trūkst sagaidāmo īpašību.
• Apvienības tipi (bez diskriminantiem): Lai gan apvienības tipi ir noderīgi, tiem trūkst skaidras diskriminējošās īpašības, kas padara šablonu saskaņošanu robustāku.

Labākā pieeja ir atkarīga no jūsu projekta specifiskajām prasībām un datu struktūru sarežģītības, ar kurām jūs strādājat.

Globālie apsvērumi

Strādājot ar starptautisku auditoriju, ņemiet vērā sekojošo:

• Datu lokalizācija: Nodrošiniet, ka kļūdu ziņojumi un lietotājam redzamais teksts ir lokalizēts dažādām valodām un reģioniem.
• Datuma un laika formāti: Apstrādājiet datuma un laika formātus atbilstoši lietotāja lokalizācijai.
• Valūta: Parādiet valūtas simbolus un vērtības atbilstoši lietotāja lokalizācijai.
• Rakstzīmju kodēšana: Izmantojiet UTF-8 kodējumu, lai atbalstītu plašu rakstzīmju klāstu no dažādām valodām.

Piemēram, validējot lietotāja ievadi, pārliecinieties, ka jūsu validācijas noteikumi ir piemēroti dažādām rakstzīmju kopām un ievades formātiem, kas tiek izmantoti dažādās valstīs.

Noslēgums

Šablonu saskaņošana un tipu sašaurināšana ir spēcīgas metodes, lai rakstītu robustāku, uzturējamāku un prognozējamāku JavaScript kodu. Izmantojot diskriminējošās apvienības, tipu aizsargu funkcijas un citus padziļinātus tipu noteikšanas mehānismus, jūs varat uzlabot sava koda kvalitāti un samazināt izpildlaika kļūdu risku. Lai gan šīs metodes var prasīt dziļāku izpratni par TypeScript tipu sistēmu un funkcionālās programmēšanas konceptiem, ieguvumi ir pūļu vērti, īpaši sarežģītos projektos, kas prasa augstu uzticamības un uzturējamības līmeni. Ņemot vērā globālus faktorus, piemēram, lokalizāciju un datu formatēšanu, jūsu lietojumprogrammas var efektīvi apkalpot dažādus lietotājus.