PHP 8.1 Intersection Types在契约测试中的应用：保证依赖的最小接口集合

PHP 8.1 Intersection Types 在契约测试中的应用：保证依赖的最小接口集合

大家好！今天我们来聊聊 PHP 8.1 中引入的 Intersection Types，以及它如何帮助我们在契约测试中，保证依赖的最小接口集合，从而提升代码的健壮性和可维护性。

1. 什么是 Intersection Types？

在 PHP 8.0 之前，我们只能使用 Union Types 来声明一个变量可以是多种类型中的一种。例如：

interface LoggerInterface {
    public function log(string $message): void;
}

interface EventDispatcherInterface {
    public function dispatch(object $event): void;
}

class MyClass {
    public function __construct(LoggerInterface|EventDispatcherInterface $dependency) {
        // $dependency 可以是 LoggerInterface 或 EventDispatcherInterface 的实例
        $this->dependency = $dependency;
    }
}

但有时，我们希望一个变量同时满足多个接口。这时，Union Types 就无能为力了。PHP 8.1 引入了 Intersection Types，允许我们声明一个类型必须同时实现多个接口。

interface LoggerInterface {
    public function log(string $message): void;
}

interface EventDispatcherInterface {
    public function dispatch(object $event): void;
}

class MyClass {
    public function __construct(LoggerInterface&EventDispatcherInterface $dependency) {
        // $dependency 必须同时实现 LoggerInterface 和 EventDispatcherInterface
        $this->dependency = $dependency;
        $this->dependency->log("Log message");
        $this->dependency->dispatch(new stdClass());
    }
}

在上面的例子中，$dependency 必须同时实现 LoggerInterface 和 EventDispatcherInterface 两个接口。如果传入的实例只实现了其中一个接口，将会抛出 TypeError 异常。

2. 契约测试：确保组件间的正确交互

契约测试是一种测试策略，它验证组件之间的交互是否符合预期的契约 (contract)。 契约定义了服务提供者 (provider) 和服务消费者 (consumer) 之间的约定。

简单来说，契约测试关注的是：

• 消费者期望提供者提供哪些数据和行为？
• 提供者是否按照消费者期望的方式提供数据和行为？

传统的单元测试通常只关注单个组件的内部逻辑，而契约测试则关注组件之间的集成。 通过契约测试，我们可以确保在服务提供者发生变更时，服务消费者仍然能够正常工作。

3. Intersection Types 在契约测试中的作用

Intersection Types 可以帮助我们在契约测试中，更好地定义和验证服务消费者对服务提供者的依赖。 具体来说，它可以帮助我们：

• 明确依赖的最小接口集合： 使用 Intersection Types 可以精确地声明消费者所依赖的接口，避免过度依赖，降低耦合度。
• 强制执行接口实现： PHP 的类型系统会在运行时检查传入的实例是否满足 Intersection Types 定义的接口，确保提供者必须实现消费者所依赖的所有接口。
• 提高代码可读性和可维护性： 通过明确声明依赖的接口，可以提高代码的可读性，方便理解组件之间的关系。同时，也能减少因接口变更导致的兼容性问题，提高代码的可维护性。

4. 示例：使用 Intersection Types 进行契约测试

假设我们有一个 OrderService 类，它负责处理订单逻辑。 OrderService 依赖于一个 PaymentGatewayInterface 来进行支付，并依赖于一个 NotificationServiceInterface 来发送订单通知。

interface PaymentGatewayInterface {
    public function charge(float $amount): bool;
}

interface NotificationServiceInterface {
    public function sendOrderConfirmation(string $orderId): void;
}

class OrderService {
    public function __construct(
        private PaymentGatewayInterface&NotificationServiceInterface $paymentAndNotification
    ) {}

    public function processOrder(float $amount, string $orderId): void {
        if ($this->paymentAndNotification->charge($amount)) {
            $this->paymentAndNotification->sendOrderConfirmation($orderId);
        } else {
            throw new Exception("Payment failed");
        }
    }
}

在这里，OrderService 依赖于一个同时实现了 PaymentGatewayInterface 和 NotificationServiceInterface 的对象。 这样做的好处是，我们明确了 OrderService 需要支付和通知功能，并且强制要求依赖对象同时实现这两个接口。

现在，让我们编写一个契约测试来验证我们的假设。

use PHPUnitFrameworkTestCase;

class OrderServiceContractTest extends TestCase {
    public function testOrderServiceRequiresPaymentAndNotification() {
        $mock = $this->getMockBuilder(PaymentGatewayInterface::class)
            ->addMethods(['sendOrderConfirmation']) // 添加 NotificationServiceInterface 的方法
            ->getMock();

        $mock->expects($this->once())
            ->method('charge')
            ->willReturn(true);

        $mock->expects($this->once())
            ->method('sendOrderConfirmation')
            ->with('123');

        $orderService = new OrderService($mock);
        $orderService->processOrder(100.00, '123');
    }

    public function testOrderServiceThrowsExceptionWhenPaymentFails()
    {
        $this->expectException(Exception::class);
        $this->expectExceptionMessage("Payment failed");

        $mock = $this->getMockBuilder(PaymentGatewayInterface::class)
            ->addMethods(['sendOrderConfirmation']) // 添加 NotificationServiceInterface 的方法
            ->getMock();

        $mock->expects($this->once())
            ->method('charge')
            ->willReturn(false);

        $orderService = new OrderService($mock);
        $orderService->processOrder(100.00, '123');
    }

    public function testOrderServiceThrowsTypeErrorWhenMissingInterface() {
        $this->expectException(TypeError::class);

        $mock = $this->createMock(PaymentGatewayInterface::class); // 只实现了 PaymentGatewayInterface

        new OrderService($mock); // 会抛出 TypeError
    }
}

在这个测试中，我们首先验证了 OrderService 是否能够正常处理订单，并调用 PaymentGatewayInterface 的 charge 方法和 NotificationServiceInterface 的 sendOrderConfirmation 方法。

然后，我们验证了支付失败时，是否会抛出预期的异常。

最后，也是最关键的一步，我们验证了当传入的依赖对象只实现了 PaymentGatewayInterface，而没有实现 NotificationServiceInterface 时，是否会抛出 TypeError 异常。 这验证了 Intersection Types 的类型检查功能，确保了 OrderService 依赖的最小接口集合得到了满足。

5. 进一步的例子：组合多个接口

假设我们现在需要一个 ExportService，它可以将数据导出到不同的格式，并对导出的数据进行加密和压缩。 我们可以定义以下接口：

interface ExporterInterface {
    public function export(array $data): string;
}

interface EncryptableInterface {
    public function encrypt(string $data): string;
}

interface CompressibleInterface {
    public function compress(string $data): string;
}

然后，我们可以使用 Intersection Types 来定义 ExportService 的依赖：

class ExportService {
    public function __construct(
        private ExporterInterface&EncryptableInterface&CompressibleInterface $exporter
    ) {}

    public function exportAndProcess(array $data): string {
        $exportedData = $this->exporter->export($data);
        $encryptedData = $this->exporter->encrypt($exportedData);
        $compressedData = $this->exporter->compress($encryptedData);

        return $compressedData;
    }
}

在这个例子中，ExportService 依赖于一个同时实现了 ExporterInterface、EncryptableInterface 和 CompressibleInterface 的对象。 这使得我们可以灵活地组合不同的导出、加密和压缩策略，同时又能保证 ExportService 始终拥有所需的功能。

6. Intersection Types 的局限性

虽然 Intersection Types 很强大，但也存在一些局限性：

• 只能用于接口： Intersection Types 只能用于组合接口，不能用于类或基本类型。 例如，string&int 是无效的。
• 可能会导致代码冗余： 当需要组合的接口数量较多时，可能会导致代码冗余，需要仔细权衡。
• 类型提示可能变得复杂： 复杂的 Intersection Types 可能会使类型提示变得难以理解，需要添加注释来提高可读性。

7. 何时使用 Intersection Types？

以下是一些适合使用 Intersection Types 的场景：

• 需要精确定义依赖的接口集合时： 当需要确保组件依赖于特定接口的组合时，可以使用 Intersection Types 来强制执行。
• 需要灵活组合不同的功能时： 当需要灵活地组合不同的接口来实现特定的功能时，可以使用 Intersection Types 来实现。
• 需要提高代码可读性和可维护性时： 通过明确声明依赖的接口，可以提高代码的可读性和可维护性，减少因接口变更导致的兼容性问题。

8. 代码示例：更复杂的契约测试

让我们考虑一个更复杂的场景。 假设我们有一个 UserService，它负责处理用户相关的逻辑。 UserService 依赖于一个 UserRepositoryInterface 来访问用户数据，并且依赖于一个 AuthenticatorInterface 来验证用户身份，以及依赖于一个 AuthorizerInterface 来进行权限验证。

interface UserRepositoryInterface {
    public function find(int $id): ?array;
    public function save(array $user): void;
}

interface AuthenticatorInterface {
    public function authenticate(string $username, string $password): bool;
}

interface AuthorizerInterface {
    public function authorize(string $permission, array $user): bool;
}

class UserService {
    public function __construct(
        private UserRepositoryInterface&AuthenticatorInterface&AuthorizerInterface $userProvider
    ) {}

    public function getUser(int $id, string $permission): ?array {
        $user = $this->userProvider->find($id);

        if ($user === null) {
            return null;
        }

        if (!$this->userProvider->authorize($permission, $user)) {
            return null; // 或者抛出异常，根据业务需求
        }

        return $user;
    }

    public function createUser(string $username, string $password, array $userData): void {
        if ($this->userProvider->authenticate($username, $password)) {
            $this->userProvider->save($userData);
        } else {
            throw new Exception("Authentication failed");
        }
    }
}

现在，让我们编写契约测试来验证 UserService 的行为。

use PHPUnitFrameworkTestCase;

class UserServiceContractTest extends TestCase {

    public function testUserServiceRequiresUserRepositoryAuthenticatorAndAuthorizer()
    {
        $mock = $this->getMockBuilder(UserRepositoryInterface::class)
            ->addMethods(['authenticate', 'authorize'])
            ->getMock();

        $mock->expects($this->any())
            ->method('authenticate')
            ->willReturn(true);

        $mock->expects($this->any())
            ->method('authorize')
            ->willReturn(true);

        $mock->expects($this->any())
            ->method('find')
            ->willReturn(['id' => 1, 'name' => 'Test User']);

        $userService = new UserService($mock);
        $user = $userService->getUser(1, 'read');
        $this->assertIsArray($user);
    }

    public function testUserServiceThrowsExceptionWhenMissingInterface() {
        $this->expectException(TypeError::class);

        $mock = $this->createMock(UserRepositoryInterface::class); // 只实现了 UserRepositoryInterface

        new UserService($mock); // 会抛出 TypeError
    }

    public function testUserServiceReturnsNullWhenUserNotFound() {
        $mock = $this->getMockBuilder(UserRepositoryInterface::class)
            ->addMethods(['authenticate', 'authorize'])
            ->getMock();

        $mock->expects($this->any())
            ->method('authenticate')
            ->willReturn(true);

        $mock->expects($this->any())
            ->method('authorize')
            ->willReturn(true);

        $mock->expects($this->once())
            ->method('find')
            ->with(1)
            ->willReturn(null);

        $userService = new UserService($mock);
        $user = $userService->getUser(1, 'read');
        $this->assertNull($user);
    }

    public function testUserServiceReturnsNullWhenUserNotAuthorized() {
        $mock = $this->getMockBuilder(UserRepositoryInterface::class)
            ->addMethods(['authenticate', 'authorize'])
            ->getMock();

        $mock->expects($this->any())
            ->method('authenticate')
            ->willReturn(true);

        $mock->expects($this->once())
            ->method('authorize')
            ->with('read', ['id' => 1, 'name' => 'Test User'])
            ->willReturn(false);

        $mock->expects($this->once())
            ->method('find')
            ->with(1)
            ->willReturn(['id' => 1, 'name' => 'Test User']);

        $userService = new UserService($mock);
        $user = $userService->getUser(1, 'read');
        $this->assertNull($user);
    }
}

这个测试涵盖了以下方面：

• 验证 UserService 是否需要 UserRepositoryInterface、AuthenticatorInterface 和 AuthorizerInterface 这三个接口。
• 验证当传入的依赖对象只实现了 UserRepositoryInterface 时，是否会抛出 TypeError 异常。
• 验证当用户不存在时，getUser 方法是否返回 null。
• 验证当用户没有权限时，getUser 方法是否返回 null。

9. 表格：总结 Intersection Types 的优点和缺点

优点	缺点
精确定义依赖的最小接口集合	只能用于接口，不能用于类或基本类型
强制执行接口实现，提高代码健壮性	可能会导致代码冗余，需要仔细权衡
提高代码可读性和可维护性，减少兼容性问题	复杂的 Intersection Types 可能会使类型提示变得难以理解，需要添加注释来提高可读性
能够灵活组合不同的功能，提高代码的灵活性和可扩展性

10. 选择合适的工具和技术

在进行契约测试时，选择合适的工具和技术至关重要。 除了 PHPUnit 之外，还有一些其他的工具可以帮助你更好地进行契约测试，例如：

• Pact： Pact 是一种流行的契约测试框架，它支持多种编程语言，包括 PHP。 Pact 允许消费者和服务者独立地定义和验证契约，从而确保它们之间的正确交互。
• ApiGen： ApiGen 是一个 PHP API 文档生成器，它可以帮助你生成清晰、完整的 API 文档，方便消费者理解服务提供者的契约。
• Swagger/OpenAPI： Swagger/OpenAPI 是一种用于描述 RESTful API 的标准，它可以帮助你定义 API 的接口、参数、返回值等信息，从而方便消费者理解和使用 API。

11. 结论：Intersection Types 让契约更清晰

Intersection Types 是 PHP 8.1 中一个强大的特性，它可以帮助我们在契约测试中，明确依赖的最小接口集合，强制执行接口实现，并提高代码的可读性和可维护性。 通过合理地使用 Intersection Types，我们可以构建更健壮、更可靠的 PHP 应用。

掌握并运用 Intersection Types，能写出更清晰、健壮的代码。 契约测试配合 Intersection Types，保证组件间的稳定交互，提高系统的整体质量。