Uwolnienie Innowacji: Tworzenie Niestandardowych Narzędzi za Pomocą TypeScript Compiler API

W stale ewoluującym krajobrazie tworzenia oprogramowania wydajność i precyzja są najważniejsze. W miarę jak projekty rosną, a złożoność się zwiększa, potrzeba dostosowanych rozwiązań do usprawnienia przepływów pracy, egzekwowania standardów kodowania i automatyzacji powtarzalnych zadań staje się coraz bardziej krytyczna. Chociaż sam TypeScript jest potężnym językiem do budowania solidnych i skalowalnych aplikacji, jego prawdziwy potencjał dla tworzenia niestandardowych narzędzi odblokowuje się dzięki zaawansowanemu TypeScript Compiler API.

Ten wpis na blogu zagłębi się w możliwości TypeScript Compiler API, umożliwiając deweloperom na całym świecie tworzenie dedykowanych narzędzi, które mogą zrewolucjonizować ich procesy tworzenia. Przyjrzymy się, czym jest API, dlaczego warto rozważyć jego użycie i dostarczymy praktycznych spostrzeżeń i przykładów, które pomogą Ci rozpocząć podróż w kierunku tworzenia niestandardowych narzędzi.

Czym jest TypeScript Compiler API?

U podstaw TypeScript Compiler API jest interfejsem programistycznym, który umożliwia interakcję z samym kompilatorem TypeScript. Pomyśl o tym jako o sposobie wykorzystania tej samej inteligencji, której TypeScript używa do zrozumienia, analizowania i przekształcania kodu, ale do własnych, niestandardowych celów.

Kompilator działa poprzez parsowanie kodu TypeScript do Abstract Syntax Tree (AST). AST to drzewopodobna reprezentacja struktury Twojego kodu, gdzie każdy węzeł reprezentuje konstrukcję w Twoim kodzie, taką jak deklaracja funkcji, przypisanie zmiennej lub wyrażenie. Compiler API zapewnia narzędzia do:

• Parsowania kodu TypeScript: Konwertowanie plików źródłowych na AST.
• Przechodzenia i analizowania AST: Nawigacja po strukturze kodu w celu identyfikacji określonych wzorców, składni lub informacji semantycznych.
• Przekształcania AST: Modyfikowanie, dodawanie lub usuwanie węzłów w obrębie AST w celu przepisania kodu lub wygenerowania nowego kodu.
• Sprawdzania typów kodu: Zrozumienie typów i relacji między różnymi częściami bazy kodu.
• Emitowania kodu: Generowanie JavaScript, plików deklaracji (.d.ts) lub innych formatów wyjściowych z AST.

Ten potężny zestaw możliwości stanowi podstawę dla wielu istniejących narzędzi TypeScript, w tym samego kompilatora TypeScript, linterów takich jak TSLint (obecnie w dużej mierze zastąpiony przez ESLint z obsługą TypeScript) i funkcji IDE, takich jak uzupełnianie kodu, refaktoryzacja i podświetlanie błędów.

Dlaczego warto opracowywać niestandardowe narzędzia za pomocą TypeScript Compiler API?

Dla zespołów programistycznych na całym świecie przyjęcie niestandardowych narzędzi zbudowanych za pomocą Compiler API może prowadzić do znacznych korzyści:

1. Poprawiona jakość i spójność kodu

Różne regiony i zespoły mogą mieć odmienne interpretacje najlepszych praktyk. Niestandardowe narzędzia mogą wymuszać określone standardy kodowania, wzorce i wytyczne architektoniczne, które są kluczowe dla specyficznych potrzeb Twojej organizacji. Prowadzi to do bardziej konserwatywnej, czytelnej i solidnej bazy kodu w różnych projektach.

2. Zwiększona produktywność deweloperów

Powtarzalne zadania, takie jak generowanie kodu szkieletowego, migracja baz kodu lub stosowanie złożonych transformacji, mogą być zautomatyzowane. To uwalnia deweloperów do skupienia się na podstawowej logice i innowacjach, a nie na żmudnej, podatnej na błędy pracy ręcznej.

3. Dostosowana analiza statyczna

Chociaż ogólne lintery wychwytują wiele typowych problemów, mogą nie uwzględniać unikalnych złożoności lub specyficznych dla domeny wymagań Twojej aplikacji. Niestandardowe narzędzia do analizy statycznej mogą identyfikować i oznaczać potencjalne błędy, wąskie gardła wydajności lub luki w zabezpieczeniach, które są specyficzne dla architektury i logiki biznesowej Twojego projektu.

4. Zaawansowane generowanie kodu

API pozwala na generowanie złożonych struktur kodu na podstawie określonych kryteriów. Jest to nieocenione przy tworzeniu bezpiecznych pod względem typów interfejsów API, modeli danych lub komponentów interfejsu użytkownika z deklaratywnych definicji, redukując ręczną implementację i potencjalne błędy.

5. Usprawniona refaktoryzacja i migracje

Wielkoskalowe wysiłki refaktoryzacyjne lub migracje między różnymi wersjami bibliotek lub frameworków mogą być niezwykle trudne. Niestandardowe narzędzia mogą zautomatyzować wiele z tych zmian, zapewniając spójność i minimalizując ryzyko wprowadzenia regresji.

6. Głęboka integracja IDE

Poza standardowymi funkcjami API umożliwia tworzenie wysoce wyspecjalizowanych wtyczek IDE, które oferują pomoc uwzględniającą kontekst, niestandardowe szybkie poprawki i inteligentne sugestie kodu dostosowane do konkretnej domeny Twojego projektu.

Rozpoczynanie pracy: Kluczowe koncepcje

Aby rozpocząć pracę z TypeScript Compiler API, potrzebujesz solidnego zrozumienia kilku kluczowych pojęć:

1. TypeScript Program

Program reprezentuje zbiór plików źródłowych i opcji kompilatora, które są kompilowane razem. Jest to centralny obiekt, z którym będziesz wchodzić w interakcje, aby uzyskać dostęp do informacji semantycznych o całym swoim projekcie.

Możesz utworzyć Program w ten sposób:

            
import * as ts from 'typescript';

const fileNames: string[] = ['src/index.ts', 'src/utils.ts'];
const compilerOptions: ts.CompilerOptions = {
  target: ts.ScriptTarget.ESNext,
  module: ts.ModuleKind.CommonJS,
};

const program = ts.createProgram(fileNames, compilerOptions);

            

              
                Copy
              
            
          

2. Pliki źródłowe i sprawdzanie typów

Z Programu możesz uzyskać dostęp do poszczególnych obiektów SourceFile, które reprezentują przeanalizowany AST każdego pliku TypeScript. TypeChecker jest kluczowym komponentem, który dostarcza informacji o analizie semantycznej, takich jak wnioskowanie typu, rozwiązywanie symboli i sprawdzanie zgodności typu.

            
const checker = program.getTypeChecker();

program.getSourceFiles().forEach(sourceFile => {
  if (!sourceFile.isDeclarationFile) {
    // Process this source file
    ts.forEachChild(sourceFile, node => {
      // Analyze each node
    });
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

3. Przechodzenie drzewa składni abstrakcyjnej (AST)

Po uzyskaniu SourceFile, nawigujesz po jego AST. Najczęstszym sposobem jest użycie ts.forEachChild(), które rekurencyjnie odwiedza wszystkich bezpośrednich potomków danego węzła. W bardziej złożonych scenariuszach możesz zaimplementować niestandardowe wzorce wizytatorów lub użyć bibliotek, które upraszczają przechodzenie AST.

Zrozumienie różnych SyntaxKinds jest niezbędne do identyfikacji określonych struktur kodu. Na przykład:

• ts.SyntaxKind.FunctionDeclaration: Reprezentuje deklarację funkcji.
• ts.SyntaxKind.Identifier: Reprezentuje nazwę zmiennej, nazwę funkcji itp.
• ts.SyntaxKind.PropertyAccessExpression: Reprezentuje dostęp do właściwości (np. obj.prop).

4. Analiza semantyczna za pomocą sprawdzania typów

TypeChecker jest miejscem, w którym dzieje się prawdziwa magia semantycznego rozumienia. Możesz go użyć do:

• Pobierz symbol powiązany z węzłem (np. wywoływana funkcja).
• Określ typ wyrażenia.
• Sprawdź zgodność typów.
• Rozwiązywanie odwołań do symboli.

            
// Example: Finding all function declarations

function findFunctionDeclarations(sourceFile: ts.SourceFile) {
  const functions: ts.FunctionDeclaration[] = [];

  function visit(node: ts.Node) {
    if (ts.isFunctionDeclaration(node)) {
      functions.push(node);
    }
    ts.forEachChild(node, visit);
  }

  visit(sourceFile);
  return functions;
}

            

              
                Copy
              
            
          

5. Transformacja kodu

Compiler API umożliwia również transformację AST. Odbywa się to za pomocą funkcji ts.transform(), która pobiera Twój AST i zestaw wizytatorów, którzy definiują, jak przekształcać węzły. Następnie możesz wyemitować przekształcony AST z powrotem do kodu.

            
import * as ts from 'typescript';

const sourceCode = 'function greet() { console.log("Hello"); }';
const sourceFile = ts.createSourceFile('temp.ts', sourceCode, ts.ScriptTarget.ESNext, true);

const visitor: ts.Visitor = (node) => {
  if (ts.isIdentifier(node) && node.text === 'console') {
    // Replace 'console' with 'customLogger'
    return ts.factory.createIdentifier('customLogger');
  }
  return ts.visitEachChild(node, visitor, ts.nullTransformationContext);
};

const transformationResult = ts.transform(sourceFile, [
  (context) => {
    const visitor = (node: ts.Node): ts.Node => {
      if (ts.isIdentifier(node) && node.text === 'console') {
        return ts.factory.createIdentifier('customLogger');
      }
      return ts.visitEachChild(node, visitor, context);
    };
    return visitor;
  }
]);

const printer = ts.createPrinter();
const transformedCode = printer.printFile(transformationResult.transformed[0]);
console.log(transformedCode);
// Output: function greet() { customLogger.log("Hello"); }

            

              
                Copy
              
            
          

Praktyczne zastosowania i przypadki użycia

Przeanalizujmy kilka rzeczywistych scenariuszy, w których TypeScript Compiler API błyszczy:

1. Egzekwowanie konwencji nazewnictwa

Zespoły mogą opracowywać narzędzia do egzekwowania spójnych konwencji nazewnictwa dla zmiennych, funkcji, klas i modułów. Jest to szczególnie przydatne w dużych, rozproszonych zespołach, aby zachować ujednoliconą bazę kodu.

Przykład: Narzędzie, które oznacza każdą nazwę komponentu, która nie jest zgodna z konwencją PascalCase podczas eksportu z modułu React.

            
// Imagine this is part of a linter rule

function checkComponentName(node: ts.ExportDeclaration, checker: ts.TypeChecker) {
  if (ts.isClassDeclaration(node.exportClause) || ts.isFunctionDeclaration(node.exportClause)) {
    const name = node.exportClause.name;
    if (name && !/^[A-Z]/.test(name.text)) {
      // Report error: Component name must start with an uppercase letter
      console.error(`Invalid component name: ${name.text}`);
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

2. Zautomatyzowane generowanie kodu dla interfejsów API i modeli danych

Jeśli masz jasny schemat API lub definicję struktury danych (np. w OpenAPI, schemacie GraphQL, a nawet dobrze zdefiniowanym zestawie interfejsów TypeScript), możesz pisać narzędzia do generowania bezpiecznych pod względem typów klientów, stubów serwera lub logiki walidacji danych.

Przykład: Generowanie zestawu interfejsów TypeScript ze specyfikacji OpenAPI w celu zapewnienia spójności między kontraktami frontend i backend.

Jest to złożone zadanie obejmujące parsowanie specyfikacji OpenAPI (często JSON lub YAML), a następnie użycie Compiler API do programowego tworzenia ts.InterfaceDeclaration, ts.TypeAliasDeclaration i innych węzłów AST.

3. Uproszczenie zarządzania zależnościami

Narzędzia mogą analizować instrukcje importu, aby identyfikować nieużywane zależności, sugerować aliasy ścieżek modułów, a nawet pomagać w automatyzacji aktualizacji poprzez zrozumienie grafu importu.

Przykład: Skrypt, który skanuje nieużywane importy i oferuje ich automatyczne usunięcie.

            
// Simplified example of finding unused imports

function findUnusedImports(sourceFile: ts.SourceFile, program: ts.Program) {
  const checker = program.getTypeChecker();
  const imports: Array<{ node: ts.ImportDeclaration, isUsed: boolean }> = [];

  ts.forEachChild(sourceFile, node => {
    if (ts.isImportDeclaration(node)) {
      imports.push({ node: node, isUsed: false });
    }
  });

  ts.forEachChild(sourceFile, (node) => {
    if (ts.isIdentifier(node)) {
      const symbol = checker.getSymbolAtLocation(node);
      if (symbol) {
        // Check if this identifier is part of an imported module
        // This requires more sophisticated symbol resolution logic
      }
    }
  });

  // Logic to mark imports as used or unused based on symbol resolution
  return imports.filter(imp => !imp.isUsed).map(imp => imp.node);
}

            

              
                Copy
              
            
          

4. Wykrywanie i migracja przestarzałych interfejsów API

W miarę rozwoju bibliotek często wycofują one starsze interfejsy API. Niestandardowe narzędzia mogą systematycznie skanować bazę kodu w poszukiwaniu użycia tych przestarzałych interfejsów API i automatycznie zastępować je ich nowoczesnymi odpowiednikami, zapewniając aktualność Twoich projektów.

Przykład: Zastępowanie wszystkich wystąpień przestarzałego wywołania funkcji nowym, potencjalnie dostosowując argumenty.

            
// Example: Replacing a deprecated function

const visitor: ts.Visitor = (node) => {
  if (
    ts.isCallExpression(node) &&
    ts.isIdentifier(node.expression) &&
    node.expression.text === 'oldDeprecatedFunction'
  ) {
    // Construct a new CallExpression for the new function
    const newCall = ts.factory.updateCallExpression(
      node,
      ts.factory.createIdentifier('newModernFunction'),
      node.typeArguments,
      [...node.arguments, ts.factory.createLiteral('migration-tag')] // Adding a new argument
    );
    return newCall;
  }
  return ts.visitEachChild(node, visitor, ts.nullTransformationContext);
};

            

              
                Copy
              
            
          

5. Ulepszanie audytów bezpieczeństwa

Niestandardowe narzędzia można zbudować w celu identyfikacji typowych wzorców anty-bezpieczeństwa, takich jak niebezpieczne bezpośrednie użycie interfejsów API, które są podatne na ataki typu wstrzykiwanie lub nieprawidłowe oczyszczanie danych wejściowych użytkownika.

Przykład: Narzędzie, które oznacza bezpośrednie użycie eval() lub innych potencjalnie niebezpiecznych funkcji bez odpowiednich kontroli oczyszczania.

6. Transpilacja języka specyficznego dla domeny (DSL)

W przypadku organizacji, które opracowują własne wewnętrzne DSL, TypeScript Compiler API może być używane do transpilacji tych DSL do wykonywalnego TypeScript lub JavaScript, co pozwala im wykorzystać ekosystem TypeScript.

Budowanie pierwszego niestandardowego narzędzia

Przedstawmy kroki budowy podstawowego niestandardowego narzędzia.

Krok 1: Skonfiguruj swoje środowisko

Będziesz potrzebować Node.js i npm (lub Yarn). Zainstaluj pakiet TypeScript:

            
npm install -g typescript
# Or for a local project
npm install --save-dev typescript

            

              
                Copy
              
            
          

Będziesz także chciał mieć plik TypeScript do eksperymentowania. Na przykład utwórz example.ts:

            
function sayHello(name: string): void {
  const message = `Hello, ${name}!`;
  console.log(message);
}

sayHello('World');

            

              
                Copy
              
            
          

Krok 2: Napisz swój skrypt

Utwórz nowy plik TypeScript dla swojego narzędzia, np. analyze.ts.

            
import * as ts from 'typescript';

const fileName = 'example.ts'; // The file you want to analyze
const compilerOptions: ts.CompilerOptions = {
  target: ts.ScriptTarget.ESNext,
  module: ts.ModuleKind.CommonJS,
};

// 1. Create a Program
const program = ts.createProgram([fileName], compilerOptions);

// 2. Get the SourceFile for your target file
const sourceFile = program.getSourceFile(fileName);

if (!sourceFile) {
  console.error(`Could not find source file: ${fileName}`);
  process.exit(1);
}

// 3. Traverse the AST to find specific nodes
console.log(`Analyzing file: ${sourceFile.fileName}\n`);

ts.forEachChild(sourceFile, (node) => {
  // Check for function declarations
  if (ts.isFunctionDeclaration(node) && node.name) {
    console.log(`Found function: ${node.name.text}`);

    // Check parameters
    if (node.parameters.length > 0) {
      console.log(`  Parameters: ${node.parameters.map(p => p.name.getText()).join(', ')}`);
    }

    // Check return type annotation
    if (node.type) {
      console.log(`  Return type: ${node.type.getText()}`);
    } else {
      console.warn(`  Function ${node.name.text} has no explicit return type annotation.`);
    }
  }

  // Check for console.log statements
  if (
    ts.isCallExpression(node) &&
    ts.isPropertyAccessExpression(node.expression) &&
    node.expression.name.text === 'log' &&
    ts.isIdentifier(node.expression.expression) &&
    node.expression.expression.text === 'console'
  ) {
    console.log(`  Found console.log statement.`);
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

Krok 3: Kompiluj i uruchom swoje narzędzie

Skompiluj swój skrypt analizy:

            
tsc analyze.ts

            

              
                Copy
              
            
          

Uruchom skompilowany plik JavaScript:

            
node analyze.js

            

              
                Copy
              
            
          

Powinieneś zobaczyć dane wyjściowe podobne do tego:

            
Analyzing file: example.ts

Found function: sayHello
  Parameters: name
  Return type: void
  Found console.log statement.

            

              
                Copy
              
            
          

Zaawansowane techniki i uwagi

1. Wizytatorzy i transformatory

W przypadku bardziej złożonych transformacji będziesz chciał zaimplementować solidne wzorce wizytatorów. Funkcja ts.transform() w połączeniu z niestandardowymi funkcjami wizytatorów jest standardowym sposobem na przepisanie AST. Pamiętaj, aby obsłużyć tworzenie nowych węzłów za pomocą modułu ts.factory, który zapewnia funkcje fabryczne do tworzenia węzłów AST.

2. Diagnostyka i raportowanie

W przypadku linterów i narzędzi do kontroli jakości kodu generowanie dokładnych komunikatów o błędach i diagnostyce jest kluczowe. API kompilatora zapewnia struktury do tworzenia obiektów ts.Diagnostic, które mogą być używane do zgłaszania problemów ze ścieżkami plików, numerami wierszy i ważnością.

3. Integracja z systemami budowania

Niestandardowe narzędzia można zintegrować z istniejącymi potokami budowania (np. Webpack, Rollup, Vite) za pomocą wtyczek. Zapewnia to, że Twoje niestandardowe kontrole i transformacje są stosowane automatycznie podczas procesu budowania.

4. Wykorzystanie biblioteki ts-morph

Bezpośrednia praca z TypeScript Compiler API może być rozwlekła. Biblioteki takie jak ts-morph zapewniają bardziej ergonomiczną i wysokopoziomową API do manipulowania kodem TypeScript. Upraszcza to typowe zadania, takie jak dodawanie metod do klas, dostęp do właściwości i tworzenie nowych plików.

Przykład z ts-morph (wysoce zalecane dla złożonych operacji):

            
import { Project } from 'ts-morph';

const project = new Project();
project.addSourceFileAtPath('example.ts');

const sourceFile = project.getSourceFileOrThrow('example.ts');

// Add a new parameter to the sayHello function
sourceFile.getFunctionOrThrow('sayHello').addParameter({ name: 'greeting', type: 'string' });

// Add a new console.log statement
sourceFile.addStatements('console.log(\'Migration complete!\');');

// Save the changes back to the file
project.saveSync();

console.log('File modified successfully!');

            

              
                Copy
              
            
          

5. Zagadnienia związane z wydajnością

W przypadku pracy z dużymi bazami kodu wydajność Twoich niestandardowych narzędzi jest ważna. Efektywne przechodzenie AST, unikanie zbędnych operacji i wykorzystywanie mechanizmów buforowania kompilatora są kluczowe. Profilowanie narzędzi może pomóc w zidentyfikowaniu wąskich gardeł.

Globalne względy rozwoju

Podczas tworzenia narzędzi dla globalnej publiczności ważnych jest kilka czynników:

• Lokalizacja: Komunikaty o błędach i raporty powinny być łatwe do zlokalizowania.
• Umiędzynarodowienie: Upewnij się, że Twoje narzędzia mogą obsługiwać różne zestawy znaków i niuanse językowe w komentarzach do kodu lub literałach ciągów, jeśli Twoja analiza się na nie rozciąga.
• Strefy czasowe i opóźnienia: W przypadku narzędzi, które integrują się z potokami CI/CD, weź pod uwagę wpływ różnych stref czasowych na czasy budowy i raportowanie.
• Niuanse kulturowe: Chociaż mniej bezpośrednio odnoszą się do analizy kodu, pamiętaj o tym, jak konwencje nazewnictwa lub style kodu mogą być kształtowane przez preferencje regionalne i projektuj swoje narzędzia tak, aby były elastyczne.
• Dokumentacja: Jasna, kompleksowa dokumentacja w języku angielskim jest niezbędna i rozważ dostarczenie tłumaczeń, jeśli pozwalają na to zasoby.

Wnioski

TypeScript Compiler API to potężny, choć czasami złożony, zestaw narzędzi, który oferuje ogromny potencjał do budowania niestandardowych rozwiązań w ekosystemie TypeScript. Rozumiejąc jego podstawowe koncepcje — Programs, SourceFiles, AST i TypeChecker — deweloperzy mogą tworzyć narzędzia, które poprawiają jakość kodu, zwiększają produktywność i automatyzują skomplikowane zadania.

Niezależnie od tego, czy chcesz wymusić unikalne standardy kodowania, wygenerować złożone struktury kodu, czy uprościć refaktoryzację na dużą skalę, Compiler API stanowi podstawę. Dla wielu biblioteki takie jak ts-morph mogą znacznie ułatwić proces tworzenia. Przyjęcie rozwoju niestandardowych narzędzi z TypeScript Compiler API jest strategiczną inwestycją, która może przynieść znaczne korzyści, napędzając innowacje i wydajność w Twoich globalnych zespołach programistycznych.

Zacznij od małych rzeczy, eksperymentuj z podstawowym przechodzeniem i analizą AST i stopniowo buduj bardziej zaawansowane narzędzia. Droga do opanowania TypeScript Compiler API jest satysfakcjonująca, prowadzi do bardziej solidnych, konserwowalnych i wydajnych praktyk tworzenia oprogramowania.