Typy szablonów literałowych w TypeScript dla bezpiecznych typowo interfejsów API

Typy szablonów literałowych w TypeScript to potężna funkcja wprowadzona w TypeScript 4.1, która pozwala na manipulację ciągami znaków na poziomie typów. Otwierają one świat możliwości tworzenia wysoce bezpiecznych typowo i łatwych w utrzymaniu interfejsów API, umożliwiając wychwytywanie błędów w czasie kompilacji, które w przeciwnym razie pojawiłyby się dopiero w czasie wykonania. To z kolei prowadzi do lepszego doświadczenia programistów, łatwiejszej refaktoryzacji i bardziej solidnego kodu.

Czym są typy szablonów literałowych?

W swej istocie typy szablonów literałowych to typy literałów ciągów znaków, które można konstruować, łącząc typy literałów ciągów znaków, typy unii i zmienne typów. Pomyśl o nich jak o interpolacji ciągów znaków dla typów. Pozwala to na tworzenie nowych typów na podstawie istniejących, zapewniając wysoki stopień elastyczności i wyrazistości.

Oto prosty przykład:

type Greeting = "Hello, World!";

type PersonalizedGreeting<T extends string> = `Hello, ${T}!`;

type MyGreeting = PersonalizedGreeting<"Alice">; // typ MyGreeting = "Hello, Alice!"

W tym przykładzie PersonalizedGreeting jest typem szablonu literałowego, który przyjmuje generyczny parametr typu T, który musi być ciągiem znaków. Następnie konstruuje nowy typ, interpolując literał ciągu znaków "Hello, " z wartością T i literałem ciągu znaków "!". Wynikowy typ, MyGreeting, to "Hello, Alice!".

Korzyści z używania typów szablonów literałowych

Zwiększone bezpieczeństwo typów: Wychwytuj błędy w czasie kompilacji, a nie w czasie wykonania.
Lepsza utrzymywalność kodu: Sprawia, że kod jest łatwiejszy do zrozumienia, modyfikacji i refaktoryzacji.
Lepsze doświadczenie programisty: Zapewnia dokładniejsze i bardziej pomocne autouzupełnianie oraz komunikaty o błędach.
Generowanie kodu: Umożliwia tworzenie generatorów kodu, które produkują kod bezpieczny typowo.
Projektowanie API: Wymusza ograniczenia w użyciu API i upraszcza obsługę parametrów.

Praktyczne przypadki użycia

1. Definiowanie punktów końcowych API

Typy szablonów literałowych mogą być używane do definiowania typów punktów końcowych API, zapewniając, że do API przekazywane są poprawne parametry i że odpowiedź jest obsługiwana prawidłowo. Rozważmy platformę e-commerce, która obsługuje wiele walut, takich jak USD, EUR i JPY.

type Currency = "USD" | "EUR" | "JPY";
type ProductID = string; //W praktyce mógłby to być bardziej specyficzny typ

type GetProductEndpoint<C extends Currency> = `/products/${ProductID}/${C}`;

type USDEndpoint = GetProductEndpoint<"USD">; // typ USDEndpoint = "/products/${string}/USD"

Ten przykład definiuje typ GetProductEndpoint, który przyjmuje walutę jako parametr typu. Wynikowy typ to typ literału ciągu znaków, który reprezentuje punkt końcowy API do pobierania produktu w określonej walucie. Używając tego podejścia, możesz zapewnić, że punkt końcowy API jest zawsze konstruowany poprawnie i że używana jest właściwa waluta.

2. Walidacja danych

Typy szablonów literałowych mogą być używane do walidacji danych w czasie kompilacji. Na przykład, można ich użyć do walidacji formatu numeru telefonu lub adresu e-mail. Wyobraź sobie, że musisz walidować międzynarodowe numery telefonów, które mogą mieć różne formaty w zależności od kodu kraju.

type CountryCode = "+1" | "+44" | "+81"; // USA, Wielka Brytania, Japonia
type PhoneNumber<C extends CountryCode, N extends string> = `${C}-${N}`;

type ValidUSPhoneNumber = PhoneNumber<"+1", "555-123-4567">; // typ ValidUSPhoneNumber = "+1-555-123-4567"

//Uwaga: Bardziej złożona walidacja może wymagać połączenia typów szablonów literałowych z typami warunkowymi.

Ten przykład pokazuje, jak można stworzyć podstawowy typ numeru telefonu, który wymusza określony format. Bardziej zaawansowana walidacja może obejmować użycie typów warunkowych i wzorców podobnych do wyrażeń regularnych w szablonie literałowym.

3. Generowanie kodu

Typy szablonów literałowych mogą być używane do generowania kodu w czasie kompilacji. Na przykład, można ich użyć do generowania nazw komponentów React na podstawie nazwy danych, które wyświetlają. Częstym wzorcem jest generowanie nazw komponentów zgodnie ze wzorcem <Encja>Details.

type Entity = "User" | "Product" | "Order";
type ComponentName<E extends Entity> = `${E}Details`;

type UserDetailsComponent = ComponentName<"User">; // typ UserDetailsComponent = "UserDetails"

Pozwala to na automatyczne generowanie nazw komponentów, które są spójne i opisowe, zmniejszając ryzyko konfliktów nazw i poprawiając czytelność kodu.

4. Obsługa zdarzeń

Typy szablonów literałowych są doskonałe do definiowania nazw zdarzeń w sposób bezpieczny typowo, zapewniając, że nasłuchiwacze zdarzeń są poprawnie rejestrowane, a procedury obsługi zdarzeń otrzymują oczekiwane dane. Rozważmy system, w którym zdarzenia są kategoryzowane według modułu i typu zdarzenia, oddzielonych dwukropkiem.

type Module = "user" | "product" | "order";
type EventType = "created" | "updated" | "deleted";
type EventName<M extends Module, E extends EventType> = `${M}:${E}`;

type UserCreatedEvent = EventName<"user", "created">; // typ UserCreatedEvent = "user:created"

interface EventMap {
  [key: EventName<Module, EventType>]: (data: any) => void; //Przykład: Typ do obsługi zdarzeń
}

Ten przykład pokazuje, jak tworzyć nazwy zdarzeń, które podążają za spójnym wzorcem, poprawiając ogólną strukturę i bezpieczeństwo typów systemu zdarzeń.

Zaawansowane techniki

1. Łączenie z typami warunkowymi

Typy szablonów literałowych można łączyć z typami warunkowymi, aby tworzyć jeszcze bardziej zaawansowane transformacje typów. Typy warunkowe pozwalają definiować typy, które zależą od innych typów, umożliwiając wykonywanie złożonej logiki na poziomie typów.

type ToUpperCase<S extends string> = S extends Uppercase<S> ? S : Uppercase<S>;

type MaybeUpperCase<S extends string, Upper extends boolean> = Upper extends true ? ToUpperCase<S> : S;

type Example = MaybeUpperCase<"hello", true>; // typ Example = "HELLO"
type Example2 = MaybeUpperCase<"world", false>; // typ Example2 = "world"

W tym przykładzie MaybeUpperCase przyjmuje ciąg znaków i wartość logiczną. Jeśli wartość logiczna jest prawdziwa, konwertuje ciąg znaków na wielkie litery; w przeciwnym razie zwraca ciąg znaków bez zmian. To pokazuje, jak można warunkowo modyfikować typy ciągów znaków.

2. Używanie z typami mapowanymi

Typy szablonów literałowych mogą być używane z typami mapowanymi do transformacji kluczy typu obiektu. Typy mapowane pozwalają tworzyć nowe typy poprzez iterację po kluczach istniejącego typu i stosowanie transformacji do każdego klucza. Częstym przypadkiem użycia jest dodawanie prefiksu lub sufiksu do kluczy obiektu.

type MyObject = {
  name: string;
  age: number;
};

type AddPrefix<T, Prefix extends string> = {
  [K in keyof T as `${Prefix}${string & K}`]: T[K];
};

type PrefixedObject = AddPrefix<MyObject, "data_">;
// type PrefixedObject = {
//    data_name: string;
//    data_age: number;
// }

Tutaj AddPrefix przyjmuje typ obiektu i prefiks. Następnie tworzy nowy typ obiektu o tych samych właściwościach, ale z dodanym prefiksem do każdego klucza. Może to być przydatne do generowania obiektów transferu danych (DTO) lub innych typów, w których trzeba modyfikować nazwy właściwości.

3. Wbudowane typy manipulacji ciągami znaków

TypeScript dostarcza kilka wbudowanych typów manipulacji ciągami znaków, takich jak Uppercase, Lowercase, Capitalize i Uncapitalize, które mogą być używane w połączeniu z typami szablonów literałowych do wykonywania bardziej złożonych transformacji ciągów znaków.

type MyString = "hello world";

type CapitalizedString = Capitalize<MyString>; // typ CapitalizedString = "Hello world"

type UpperCasedString = Uppercase<MyString>;   // typ UpperCasedString = "HELLO WORLD"

Te wbudowane typy ułatwiają wykonywanie popularnych manipulacji na ciągach znaków bez konieczności pisania niestandardowej logiki typów.

Dobre praktyki

Utrzymuj prostotę: Unikaj nadmiernie złożonych typów szablonów literałowych, które są trudne do zrozumienia i utrzymania.
Używaj opisowych nazw: Używaj opisowych nazw dla zmiennych typów, aby poprawić czytelność kodu.
Testuj dokładnie: Dokładnie testuj swoje typy szablonów literałowych, aby upewnić się, że działają zgodnie z oczekiwaniami.
Dokumentuj swój kod: Jasno dokumentuj swój kod, aby wyjaśnić cel i działanie typów szablonów literałowych.
Uwzględnij wydajność: Chociaż typy szablonów literałowych są potężne, mogą również wpływać na wydajność kompilacji. Bądź świadomy złożoności swoich typów i unikaj niepotrzebnych obliczeń.

Częste pułapki

Nadmierna złożoność: Zbyt skomplikowane typy szablonów literałowych mogą być trudne do zrozumienia i utrzymania. Dziel złożone typy na mniejsze, łatwiejsze do zarządzania części.
Problemy z wydajnością: Złożone obliczenia typów mogą spowalniać czas kompilacji. Profiluj swój kod i optymalizuj w razie potrzeby.
Problemy z wnioskowaniem typów: TypeScript nie zawsze jest w stanie wywnioskować poprawny typ dla złożonych typów szablonów literałowych. W razie potrzeby podawaj jawne adnotacje typów.
Unie ciągów znaków a literały: Bądź świadomy różnicy między uniami ciągów znaków a literałami ciągów znaków podczas pracy z typami szablonów literałowych. Użycie unii ciągów znaków tam, gdzie oczekiwany jest literał, może prowadzić do nieoczekiwanego zachowania.

Alternatywy

Chociaż typy szablonów literałowych oferują potężny sposób na osiągnięcie bezpieczeństwa typów w tworzeniu API, istnieją alternatywne podejścia, które mogą być bardziej odpowiednie w niektórych sytuacjach.

Walidacja w czasie wykonania: Używanie bibliotek do walidacji w czasie wykonania, takich jak Zod czy Yup, może przynieść podobne korzyści jak typy szablonów literałowych, ale w czasie wykonania zamiast w czasie kompilacji. Może to być przydatne do walidacji danych pochodzących z zewnętrznych źródeł, takich jak dane wejściowe użytkownika lub odpowiedzi API.
Narzędzia do generowania kodu: Narzędzia do generowania kodu, takie jak OpenAPI Generator, mogą generować kod bezpieczny typowo na podstawie specyfikacji API. Może to być dobra opcja, jeśli masz dobrze zdefiniowane API i chcesz zautomatyzować proces generowania kodu klienta.
Ręczne definicje typów: W niektórych przypadkach prostsze może być ręczne definiowanie typów zamiast używania typów szablonów literałowych. Może to być dobra opcja, jeśli masz niewielką liczbę typów i nie potrzebujesz elastyczności, jaką dają typy szablonów literałowych.

Wnioski

Typy szablonów literałowych w TypeScript są cennym narzędziem do tworzenia bezpiecznych typowo i łatwych w utrzymaniu interfejsów API. Pozwalają one na manipulację ciągami znaków na poziomie typów, umożliwiając wychwytywanie błędów w czasie kompilacji i poprawę ogólnej jakości kodu. Dzięki zrozumieniu koncepcji i technik omówionych w tym artykule, możesz wykorzystać typy szablonów literałowych do budowania bardziej solidnych, niezawodnych i przyjaznych dla programistów interfejsów API. Niezależnie od tego, czy budujesz złożoną aplikację internetową, czy proste narzędzie wiersza poleceń, typy szablonów literałowych mogą pomóc Ci pisać lepszy kod w TypeScript.

Rozważ przeanalizowanie dalszych przykładów i eksperymentowanie z typami szablonów literałowych we własnych projektach, aby w pełni zrozumieć ich potencjał. Im częściej będziesz ich używać, tym bardziej zaznajomisz się z ich składnią i możliwościami, co pozwoli Ci tworzyć naprawdę bezpieczne typowo i solidne aplikacje.