Type-level програмування в TypeScript: практичні кейси та огляд можливостей

TypeScript — це мова, яка додає статичну типізацію до JavaScript, роблячи розробку безпечнішою та передбачуванішою. Однак її можливості не обмежуються лише базовою типізацією. Завдяки потужній системі типів, TypeScript дозволяє реалізовувати типізацію на рівні програми, відому як type-level програмування. У цій статті ми розглянемо, що таке type-level програмування, його переваги та основні практичні кейси.

Що таке type-level програмування?

Type-level програмування — це стиль програмування, у якому логіка частково або повністю реалізується на рівні типів. Воно дозволяє:

1. Валідувати структуру даних на рівні компіляції.
2. Зменшувати кількість помилок у рантаймі.
3. Покращувати інтроспекцію та автодоповнення в IDE.

Основні можливості TypeScript для type-level програмування

1. Generics

Generics дозволяють створювати функції, класи або інтерфейси, які працюють із будь-яким типом, зберігаючи при цьому інформацію про цей тип.

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

const numberValue = identity<number>(42); // T = number
const stringValue = identity<string>('Hello'); // T = string

2. Mapped Types

Mapped Types дозволяють змінювати або створювати нові типи на основі існуючих.

type Readonly<T> = {
  readonly [K in keyof T]: T[K];
};

type User = { name: string; age: number };
type ReadonlyUser = Readonly<User>; // { readonly name: string; readonly age: number }

3. Conditional Types

Ця функція дозволяє виконувати умовні операції на рівні типів.

type IsString<T> = T extends string ? true : false;

type Test1 = IsString<string>; // true
type Test2 = IsString<number>; // false

4. Template Literal Types

Типи шаблонних рядків дозволяють створювати нові типи за допомогою шаблонів.

type EventName<T extends string> = `on${Capitalize<T>}`;

type ClickEvent = EventName<'click'>; // "onClick"
type HoverEvent = EventName<'hover'>; // "onHover"

5. Recursive Types

Рекурсивні типи дозволяють визначати вкладені структури, такі як дерева або списки.

type JSONValue = string | number | boolean | null | JSONValue[] | { [key: string]: JSONValue };

const json: JSONValue = {
  name: 'Alice',
  age: 30,
  children: [{ name: 'Bob', age: 5 }],
};

Практичні кейси type-level програмування

1. Валідація об’єктів

TypeScript дозволяє створювати типи, які описують специфічні правила для структури даних.

type User = {
  id: number;
  name: string;
  email?: string;
};

type RequiredFields<T, K extends keyof T> = {
  [P in K]-?: T[P];
};

type MandatoryUser = RequiredFields<User, 'id' | 'name'>; // { id: number; name: string; email?: string }

2. Типобезпечна робота з API

За допомогою type-level програмування можна створити типи, що гарантують коректність роботи з REST API.

type APIRoute<T extends string> = `/api/${T}`;

type UserRoute = APIRoute<'users'>; // "/api/users"
type PostRoute = APIRoute<'posts'>; // "/api/posts"

3. Автоматизація перетворень

Типи можна використовувати для автоматичного перетворення структури об’єктів.

type SnakeToCamel<S extends string> =
  S extends `${infer Head}_${infer Tail}`
    ? `${Head}${Capitalize<SnakeToCamel<Tail>>}`
    : S;

type CamelCaseKeys<T> = {
  [K in keyof T as SnakeToCamel<string & K>]: T[K];
};

type SnakeCase = { user_id: number; user_name: string };
type CamelCase = CamelCaseKeys<SnakeCase>; // { userId: number; userName: string }

4. Створення унікальних ідентифікаторів

Type-level програмування дозволяє створювати типи для унікальних ідентифікаторів.

type Brand<K, T> = K & { __brand: T };

type UserId = Brand<number, 'UserId'>;
type PostId = Brand<number, 'PostId'>;

const userId: UserId = 1 as UserId;
const postId: PostId = 1 as PostId;

// userId === postId -> Помилка на рівні типів

5. Генерація складних типів

TypeScript дозволяє створювати складні типи на основі умов.

type EventPayload<T> = T extends 'click'
  ? { x: number; y: number }
  : T extends 'keypress'
  ? { key: string }
  : never;

type ClickPayload = EventPayload<'click'>; // { x: number; y: number }
type KeyPressPayload = EventPayload<'keypress'>; // { key: string }

Обмеження type-level програмування

• Складність: Занадто складні типи можуть бути важкими для розуміння та підтримки.
• Час компіляції: Використання складних типів може впливати на швидкість компіляції.
• Інструменти: Деякі IDE можуть не повністю підтримувати всі можливості TypeScript.

Висновок

Type-level програмування в TypeScript — це потужний інструмент, який дозволяє реалізовувати складну логіку на рівні типів, зменшуючи ризик помилок у рантаймі. Використовуючи generics, conditional types, template literals та інші функції, ви зможете створювати типобезпечний, продуктивний та легко підтримуваний код. Хоча type-level програмування може здатися складним на перший погляд, його вивчення відкриває нові горизонти у розробці програмного забезпечення.