JS `Type-driven development` with TypeScript Advanced Patterns

各位观众老爷，早上好/下午好/晚上好！（取决于你什么时候读到这篇文章）

今天咱来聊聊一个听起来高大上，用起来贼爽的东西：基于类型的开发（Type-Driven Development，简称 TDD）。当然，别害怕，这玩意儿并非阳春白雪，配合 TypeScript 的高级模式，能让你写出安全、可靠、易于维护的代码。

咱们今天不搞虚的，直接上干货，争取让你听完之后，立马就能上手。

啥是 Type-Driven Development (TDD)？

TDD 并不是指用 TypeScript 写的测试驱动开发（Test-Driven Development），虽然两者缩写相同，但理念完全不同。

TDD 的核心思想是：先定义类型，再实现逻辑。

简单来说，就是先用 TypeScript 强大的类型系统把程序的骨架搭起来，然后根据类型约束，一步一个脚印地把代码填进去。这就像盖房子，先设计好图纸（类型定义），再按图施工（实现逻辑）。

为啥要用 TDD？

好处多多，简直能让你爱上写代码：

更早发现 Bug： 类型系统会在编译时就发现很多潜在的错误，避免在运行时才爆出意想不到的 Bug。这就像给代码上了保险，让你心里踏实。
代码更安全： 明确的类型定义可以防止你写出类型不匹配的代码，避免出现 undefined is not a function 这种让人崩溃的错误。
代码更易于维护： 良好的类型定义可以清晰地表达代码的意图，让其他人更容易理解和修改你的代码。这就像给代码写了说明书，方便后人维护。
更好的代码提示： TypeScript 的智能提示功能可以根据类型定义，提供更准确的代码补全和建议，提高开发效率。这就像有个贴心的助手，随时为你提供帮助。
提高代码重构的信心: 类型系统可以确保重构后的代码仍然符合类型定义，减少引入新的 Bug 的风险。

TypeScript 高级模式助你飞

光有 TDD 的思想还不够，还得有趁手的兵器。TypeScript 提供了很多高级模式，可以帮助我们更好地进行 TDD。

条件类型 (Conditional Types)

条件类型允许你根据类型之间的关系来定义类型。这就像编程中的 if...else 语句，但作用于类型层面。

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

type Result1 = IsString<string>; // true
type Result2 = IsString<number>; // false

用处：根据不同的类型，返回不同的类型。

例子：提取对象中的可空属性

type NullableKeys<T> = {
   [K in keyof T]-?: T[K] extends null | undefined ? K : never
}[keyof T];

interface User {
   name: string;
   age?: number;
   email: string | null;
}

type NullableUserKeys = NullableKeys<User>; // "age" | "email"

这个例子中，NullableKeys 类型会提取 User 接口中所有可空的属性名。

映射类型 (Mapped Types)

映射类型允许你基于已有的类型，创建一个新的类型。这就像编程中的 map 函数，但作用于类型层面。

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

interface Person {
   name: string;
   age: number;
}

type ReadonlyPerson = Readonly<Person>;

// ReadonlyPerson 的属性都是只读的
// ReadonlyPerson = {
//     readonly name: string;
//     readonly age: number;
// }

用处：批量修改类型属性。

例子：将对象中的所有属性变为可选

type Partial<T> = {
   [K in keyof T]?: T[K];
};

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

type PartialProduct = Partial<Product>;

// PartialProduct 的属性都是可选的
// PartialProduct = {
//     id?: number;
//     name?: string;
//     price?: number;
// }

索引类型 (Index Types)

索引类型允许你获取一个类型的所有属性名，并用这些属性名来访问该类型的属性。这就像编程中的 Object.keys 函数，但作用于类型层面。

type Keys<T> = keyof T;

interface Animal {
   name: string;
   age: number;
}

type AnimalKeys = Keys<Animal>; // "name" | "age"

function getProperty<T, K extends keyof T>(obj: T, key: K): T[K] {
   return obj[key];
}

const cat: Animal = { name: "Tom", age: 3 };
const catName: string = getProperty(cat, "name");

用处：动态获取类型属性。

类型推断 (Type Inference)

TypeScript 强大的类型推断能力可以让你在很多情况下省略类型注解，让代码更简洁。

const add = (x: number, y: number) => x + y; // 类型推断出 add 的返回值为 number

const numbers = [1, 2, 3];
const doubledNumbers = numbers.map(num => num * 2); // 类型推断出 doubledNumbers 的类型为 number[]

用处：减少代码冗余，提高开发效率。

字面量类型 (Literal Types)

字面量类型允许你将一个特定的值作为类型。这就像给变量指定了一个固定的值，只能是这个值，不能是其他值。

type Direction = "north" | "south" | "east" | "west";

let direction: Direction = "north"; // OK
// direction = "up"; // Error: Type '"up"' is not assignable to type 'Direction'.

用处：限制变量的取值范围。

例子：定义一个表示 HTTP 方法的类型

type HttpMethod = "GET" | "POST" | "PUT" | "DELETE";

function request(url: string, method: HttpMethod) {
   // ...
}

request("/api/users", "GET"); // OK
// request("/api/users", "OPTIONS"); // Error: Argument of type '"OPTIONS"' is not assignable to parameter of type 'HttpMethod'.

接口 (Interfaces) 和类型别名 (Type Aliases)
- 接口 (Interfaces): 用于描述对象的结构，可以包含属性和方法。
```
interface Person {
   name: string;
   age: number;
   greet(): string;
}

const john: Person = {
   name: "John",
   age: 30,
   greet() {
       return `Hello, my name is ${this.name}`;
   }
};
```
- 类型别名 (Type Aliases): 用于给一个已有的类型起一个新的名字。
```
type StringOrNumber = string | number;

let value: StringOrNumber = "hello";
value = 123;
```
选择：
- 接口： 主要用于描述对象的结构，可以被类实现 (implements)。
- 类型别名： 可以用于任何类型的别名，包括联合类型、交叉类型、元组等等。
一般来说，如果你的目标是定义一个对象的结构，那么使用接口；如果你的目标是给一个已有的类型起一个新的名字，或者定义一个复杂的类型，那么使用类型别名。

泛型 (Generics)

泛型允许你编写可以处理多种类型的代码，而不需要为每种类型都编写一个单独的函数或类。

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

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

例子：定义一个可以存储任何类型数据的数组

class DataHolder<T> {
   data: T;

   constructor(data: T) {
       this.data = data;
   }

   getData(): T {
       return this.data;
   }
}

const stringHolder = new DataHolder<string>("hello");
const numberHolder = new DataHolder<number>(123);

console.log(stringHolder.getData()); // "hello"
console.log(numberHolder.getData()); // 123

TDD 实战演练

光说不练假把式，咱们来个小例子，用 TDD 的思想和 TypeScript 的高级模式来写一个简单的函数：实现一个安全的除法函数，防止除数为零的错误。

定义类型

首先，我们需要定义函数的输入和输出类型。
```
type SafeDivideResult<T extends number> =
   | { success: true; result: T }
   | { success: false; error: "Division by zero" };
```
这个类型定义了两种可能的结果：
- success: true：表示除法成功，result 属性包含结果。
- success: false：表示除法失败，error 属性包含错误信息。

编写函数签名

接下来，我们根据类型定义，编写函数的签名。

function safeDivide<T extends number>(numerator: T, denominator: T): SafeDivideResult<T> {
   // ...
}

实现函数逻辑

最后，我们根据类型约束，实现函数的逻辑。

function safeDivide<T extends number>(numerator: T, denominator: T): SafeDivideResult<T> {
   if (denominator === 0) {
       return { success: false, error: "Division by zero" };
   } else {
       return { success: true, result: numerator / denominator };
   }
}

这个函数会检查除数是否为零，如果是，则返回一个包含错误信息的对象；否则，返回一个包含结果的对象。

使用函数

现在，我们可以使用这个函数了。

const result1 = safeDivide(10, 2); // { success: true, result: 5 }
const result2 = safeDivide(10, 0); // { success: false, error: "Division by zero" }

if (result2.success) {
   console.log("Result:", result2.result);
} else {
   console.error("Error:", result2.error); // Error: Division by zero
}

可以看到，这个函数可以安全地处理除数为零的情况，避免程序崩溃。

更复杂的例子：一个简单的状态管理库

咱们再来一个稍微复杂点的例子，用 TDD 的思想和 TypeScript 的高级模式来写一个简单的状态管理库。

定义类型

首先，我们需要定义状态的类型、Action 的类型和 Reducer 的类型。

// 状态的类型
type State = {
   count: number;
};

// Action 的类型
type Action =
   | { type: "INCREMENT" }
   | { type: "DECREMENT" };

// Reducer 的类型
type Reducer<S, A> = (state: S, action: A) => S;

编写 Reducer

接下来，我们编写 Reducer 函数，根据 Action 来更新状态。

const reducer: Reducer<State, Action> = (state, action) => {
   switch (action.type) {
       case "INCREMENT":
           return { ...state, count: state.count + 1 };
       case "DECREMENT":
           return { ...state, count: state.count - 1 };
       default:
           return state;
   }
};

编写 Store

然后，我们编写 Store 类，用于存储状态和派发 Action。

class Store<S, A> {
   private state: S;
   private reducer: Reducer<S, A>;
   private listeners: (() => void)[] = [];

   constructor(reducer: Reducer<S, A>, initialState: S) {
       this.reducer = reducer;
       this.state = initialState;
   }

   getState(): S {
       return this.state;
   }

   dispatch(action: A): void {
       this.state = this.reducer(this.state, action);
       this.listeners.forEach(listener => listener());
   }

   subscribe(listener: () => void): () => void {
       this.listeners.push(listener);
       return () => {
           this.listeners = this.listeners.filter(l => l !== listener);
       };
   }
}

使用 Store

最后，我们可以使用 Store 类来管理状态。

const initialState: State = { count: 0 };
const store = new Store<State, Action>(reducer, initialState);

store.subscribe(() => {
   console.log("State changed:", store.getState());
});

store.dispatch({ type: "INCREMENT" }); // State changed: { count: 1 }
store.dispatch({ type: "DECREMENT" }); // State changed: { count: 0 }

这个例子展示了如何使用 TypeScript 的高级模式来编写一个简单的状态管理库，具有良好的类型安全性和可维护性。

总结

今天我们聊了 TDD 的思想，以及如何用 TypeScript 的高级模式来实现 TDD。希望你能从中学到一些东西，并在你的项目中尝试使用 TDD，写出更安全、可靠、易于维护的代码。

记住，TDD 并不是银弹，它只是一种编程思想，需要根据实际情况灵活运用。不要为了 TDD 而 TDD，重要的是理解其背后的思想，并将其融入到你的编程实践中。

最后，祝你写码愉快！

友情提示：

技巧	说明
从类型定义开始	在编写任何代码之前，先定义好类型。这可以帮助你更好地理解问题的本质，并避免在后续的开发过程中出现类型错误。
逐步迭代	不要试图一次性写出所有的代码，而是应该逐步迭代，每次只关注一个小的功能点。这可以让你更容易地发现和修复错误，并保持代码的清晰和简洁。
利用 TypeScript 的类型推断	TypeScript 强大的类型推断能力可以让你在很多情况下省略类型注解，让代码更简洁。但是，在某些情况下，显式地指定类型可以提高代码的可读性和可维护性。
编写测试用例	虽然我们今天主要讲的是基于类型的开发，但编写测试用例仍然非常重要。测试用例可以帮助你验证代码的正确性，并确保代码在修改后仍然能够正常工作。
不要害怕重构	随着项目的不断发展，代码可能会变得越来越复杂。不要害怕重构代码，只要确保重构后的代码仍然符合类型定义，并能够通过测试用例的验证即可。

希望这些技巧能帮助你更好地使用 TDD 和 TypeScript。

溜了溜了~ 祝大家 Bug 少少，头发多多！

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