PHP 8 Union Types在Facade或Proxy类中的应用：统一多种可能的返回值 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

PHP 8 Union Types 在 Facade 和 Proxy 类中的应用：统一多种可能的返回值

大家好，今天我们来探讨 PHP 8 Union Types 在 Facade 和 Proxy 类中的应用，特别是如何利用它们来统一多种可能的返回值，提升代码的可读性、可维护性和类型安全性。

在传统的 PHP 开发中，我们经常会遇到函数或方法需要返回多种不同类型的数据的情况。例如，一个配置获取方法可能返回字符串、整数、布尔值，甚至 null。为了处理这种情况，我们通常会使用类型提示为 mixed，或者干脆不使用类型提示，这无疑牺牲了类型安全性，增加了代码的理解难度，并且容易在运行时出现意想不到的错误。

PHP 8 引入的 Union Types 允许我们声明一个参数或返回值可以是多种类型中的一种，从而解决了这个问题。它使用 | 符号来分隔不同的类型，例如 string|int|null。

Facade 和 Proxy 设计模式简介

在深入 Union Types 的应用之前，我们先简单回顾一下 Facade 和 Proxy 这两种设计模式。

Facade（外观模式）: 提供一个统一的接口，用来访问子系统中的一组接口。Facade 定义了一个高层接口，让子系统更容易使用。它简化了客户端与复杂子系统之间的交互。
Proxy（代理模式）: 为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。代理模式可以在不改变原始对象的情况下，对其进行功能扩展，比如访问控制、延迟加载等。

这两种模式经常涉及到返回值传递，而 Union Types 正好可以派上用场，解决返回值类型不确定的问题。

Union Types 在 Facade 模式中的应用

Facade 模式的核心在于简化对复杂子系统的访问。Facade 类通常会调用子系统中多个类的多个方法，并将结果返回给客户端。如果这些方法返回不同类型的数据，那么 Facade 类就需要处理这些不同的类型，并以一种统一的方式返回给客户端。

让我们看一个例子。假设我们有一个电子商务系统，包含以下几个子系统：

ProductService: 用于处理商品相关的操作，例如获取商品信息、搜索商品等。
OrderService: 用于处理订单相关的操作，例如创建订单、查询订单等。
PaymentService: 用于处理支付相关的操作，例如发起支付、验证支付结果等。

现在，我们创建一个 ECommerceFacade 类，用于简化客户端对这些子系统的访问。

<?php

class ProductService
{
    public function getProductById(int $id): array|null
    {
        // 模拟从数据库获取商品信息
        $products = [
            1 => ['id' => 1, 'name' => 'Product A', 'price' => 100],
            2 => ['id' => 2, 'name' => 'Product B', 'price' => 200],
        ];

        return $products[$id] ?? null;
    }

    public function searchProducts(string $keyword): array
    {
        // 模拟搜索商品
        $products = [
            ['id' => 1, 'name' => 'Product A', 'price' => 100],
            ['id' => 2, 'name' => 'Product B', 'price' => 200],
            ['id' => 3, 'name' => 'Product C', 'price' => 300],
        ];

        return array_filter($products, function ($product) use ($keyword) {
            return strpos($product['name'], $keyword) !== false;
        });
    }
}

class OrderService
{
    public function createOrder(int $productId, int $quantity): int
    {
        // 模拟创建订单
        return rand(1000, 9999); // 返回订单ID
    }

    public function getOrderStatus(int $orderId): string
    {
        // 模拟获取订单状态
        $statuses = ['pending', 'processing', 'shipped', 'delivered'];
        return $statuses[array_rand($statuses)];
    }
}

class PaymentService
{
    public function processPayment(int $orderId, float $amount): bool
    {
        // 模拟支付处理
        return (bool) rand(0, 1); // 模拟支付成功或失败
    }

    public function verifyPayment(int $orderId): string|null
    {
        // 模拟验证支付结果
        if (rand(0, 1)) {
            return 'success';
        } else {
            return null;
        }
    }
}

class ECommerceFacade
{
    private ProductService $productService;
    private OrderService $orderService;
    private PaymentService $paymentService;

    public function __construct(
        ProductService $productService,
        OrderService $orderService,
        PaymentService $paymentService
    ) {
        $this->productService = $productService;
        $this->orderService = $orderService;
        $this->paymentService = $paymentService;
    }

    public function getProductDetails(int $productId): array|null
    {
        return $this->productService->getProductById($productId);
    }

    public function placeOrder(int $productId, int $quantity): int|false
    {
        $orderId = $this->orderService->createOrder($productId, $quantity);
        if ($orderId) {
            $paymentSuccessful = $this->paymentService->processPayment($orderId, 100.00); // 假设金额固定
            if ($paymentSuccessful) {
                return $orderId;
            } else {
                return false;
            }
        }
        return false;
    }

    public function checkPaymentStatus(int $orderId): string|bool
    {
        $paymentStatus = $this->paymentService->verifyPayment($orderId);
        if ($paymentStatus === 'success') {
            return 'Payment Successful';
        } else {
            return false;
        }
    }
}

// 使用示例
$productService = new ProductService();
$orderService = new OrderService();
$paymentService = new PaymentService();

$facade = new ECommerceFacade($productService, $orderService, $paymentService);

// 获取商品详情
$productDetails = $facade->getProductDetails(1);
if ($productDetails) {
    echo "Product Details: " . json_encode($productDetails) . PHP_EOL;
} else {
    echo "Product not found." . PHP_EOL;
}

// 下订单
$orderId = $facade->placeOrder(1, 2);
if ($orderId) {
    echo "Order placed successfully. Order ID: " . $orderId . PHP_EOL;
} else {
    echo "Failed to place order." . PHP_EOL;
}

// 检查支付状态
$paymentStatus = $facade->checkPaymentStatus(1234);
if ($paymentStatus) {
    echo $paymentStatus . PHP_EOL;
} else {
    echo "Payment failed or pending." . PHP_EOL;
}

?>

在这个例子中，ECommerceFacade 类的方法 getProductDetails 返回 array|null，placeOrder 返回 int|false，checkPaymentStatus 返回 string|bool。通过使用 Union Types，我们清晰地表达了每个方法可能返回的类型，避免了使用 mixed 带来的类型模糊。这提高了代码的可读性，并且允许 IDE 和静态分析工具进行更精确的类型检查。

没有 Union Types 的情况

如果没有 Union Types，我们可能会使用 mixed 或者不指定返回类型，像这样：

    public function getProductDetails(int $productId)
    {
        return $this->productService->getProductById($productId);
    }

    public function placeOrder(int $productId, int $quantity)
    {
        $orderId = $this->orderService->createOrder($productId, $quantity);
        if ($orderId) {
            $paymentSuccessful = $this->paymentService->processPayment($orderId, 100.00); // 假设金额固定
            if ($paymentSuccessful) {
                return $orderId;
            } else {
                return false;
            }
        }
        return false;
    }

    public function checkPaymentStatus(int $orderId)
    {
        $paymentStatus = $this->paymentService->verifyPayment($orderId);
        if ($paymentStatus === 'success') {
            return 'Payment Successful';
        } else {
            return false;
        }
    }

这样虽然代码可以运行，但是我们无法清晰地知道每个方法返回的具体类型，增加了出错的风险，也降低了代码的可维护性。

Union Types 在 Proxy 模式中的应用

Proxy 模式用于控制对原始对象的访问。Proxy 类通常会拦截对原始对象方法的调用，并在调用前后执行一些额外的操作，例如权限验证、日志记录等。Proxy 类需要将原始对象方法的返回值传递给客户端。如果原始对象的方法返回不同类型的数据，那么 Proxy 类也需要处理这些不同的类型。

让我们看一个例子。假设我们有一个 Image 类，用于处理图片相关的操作。

<?php

interface ImageInterface
{
    public function load(): bool;
    public function display(): string|false;
    public function getWidth(): int|null;
    public function getHeight(): int|null;
}

class Image implements ImageInterface
{
    private string $filename;
    private int $width;
    private int $height;
    private bool $loaded = false;

    public function __construct(string $filename)
    {
        $this->filename = $filename;
    }

    public function load(): bool
    {
        // 模拟图片加载
        if (file_exists($this->filename)) {
            $this->width = rand(100, 500);
            $this->height = rand(100, 500);
            $this->loaded = true;
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    public function display(): string|false
    {
        if ($this->loaded) {
            return "<img src='" . $this->filename . "' width='" . $this->width . "' height='" . $this->height . "'>";
        } else {
            return false;
        }
    }

    public function getWidth(): int|null
    {
        return $this->width ?? null;
    }

    public function getHeight(): int|null
    {
        return $this->height ?? null;
    }
}

class ImageProxy implements ImageInterface
{
    private Image $image;
    private string $filename;

    public function __construct(string $filename)
    {
        $this->filename = $filename;
    }

    private function loadImage(): void
    {
        if (!isset($this->image)) {
            $this->image = new Image($this->filename);
        }
    }

    public function load(): bool
    {
        $this->loadImage();
        return $this->image->load();
    }

    public function display(): string|false
    {
        $this->loadImage();
        // 在显示图片之前，可以进行一些额外的操作，例如日志记录、权限验证等
        echo "Displaying image: " . $this->filename . PHP_EOL;
        return $this->image->display();
    }

    public function getWidth(): int|null
    {
        $this->loadImage();
        return $this->image->getWidth();
    }

    public function getHeight(): int|null
    {
        $this->loadImage();
        return $this->image->getHeight();
    }
}

// 使用示例
$proxy = new ImageProxy('image.jpg');

// 获取图片宽度
$width = $proxy->getWidth();
if ($width) {
    echo "Image width: " . $width . PHP_EOL;
} else {
    echo "Failed to get image width." . PHP_EOL;
}

// 显示图片
$imageHtml = $proxy->display();
if ($imageHtml) {
    echo $imageHtml . PHP_EOL;
} else {
    echo "Failed to display image." . PHP_EOL;
}

?>

在这个例子中，ImageProxy 类实现了 ImageInterface 接口，并持有一个 Image 对象的引用。ImageProxy 类的方法会先加载 Image 对象，然后再调用 Image 对象的方法，并将结果返回给客户端。Image 类的 display 方法返回 string|false，getWidth 和 getHeight 方法返回 int|null。ImageProxy 类也使用了 Union Types 来声明这些方法的返回值类型，保证了类型的一致性。

Proxy 中的延迟加载

Proxy 模式的一个常见应用是延迟加载。在这个例子中，ImageProxy 只会在第一次调用 display、getWidth 或 getHeight 方法时才会加载 Image 对象，从而节省了资源。

Union Types 的优势总结

使用 Union Types 可以带来以下优势：

提高代码可读性： Union Types 明确地声明了方法可能返回的类型，让代码更容易理解。
增强类型安全性： Union Types 允许 IDE 和静态分析工具进行更精确的类型检查，减少了运行时错误。
提高代码可维护性： Union Types 让代码更易于修改和扩展，减少了维护成本。
避免使用 mixed： 避免了使用 mixed 带来的类型模糊，让代码更具表达力。

Union Types 的使用注意事项

虽然 Union Types 带来了很多好处，但是在使用时也需要注意以下几点：

避免过度使用： Union Types 应该只用于真正需要返回多种类型的情况。如果一个方法需要返回太多的类型，那么可能需要重新设计。
考虑使用继承或接口： 如果不同的类型之间存在共同的行为，那么可以考虑使用继承或接口来代替 Union Types。
注意类型顺序： Union Types 中的类型顺序可能会影响类型推断的结果。通常应该将更具体的类型放在前面。
Nullable Types 的简写： ?Type 实际上是 Type|null 的简写。

Union Types 与其他类型提示的对比

以下表格对比了 Union Types 与其他类型提示的优缺点：

类型提示	优点	缺点	适用场景
`void`	明确表示方法没有返回值，提高代码可读性	没有返回值	方法不需要返回任何值
`mixed`	可以接受任何类型的值	类型安全性差，容易出错	无法确定返回类型，不推荐使用，尽可能使用更具体的类型提示
`object`	明确表示方法返回一个对象	无法指定具体的对象类型	方法返回一个对象，但不需要指定具体的对象类型
`interface`	明确表示方法返回实现了某个接口的对象	只能返回实现了该接口的对象	方法需要返回实现了某个接口的对象
`class-name`	明确表示方法返回某个类的对象	只能返回该类的对象或其子类的对象	方法需要返回某个类的对象
`array`	明确表示方法返回一个数组	无法指定数组元素的类型	方法返回一个数组，但不需要指定数组元素的类型
`iterable`	明确表示方法返回一个可迭代的对象	无法指定迭代元素的类型	方法返回一个可迭代的对象，例如数组或实现了 `Iterator` 接口的对象
Union Types	可以明确指定方法返回多种类型中的一种，提高代码可读性和类型安全性	稍微复杂，需要考虑类型顺序	方法需要返回多种类型中的一种，例如 `string\|int\|null`
Intersection Types (PHP 8.1)	明确指定方法返回同时满足多个类型约束的对象，例如实现了多个接口的对象	较为复杂，使用场景相对较少	方法需要返回同时满足多个类型约束的对象，例如实现了多个接口的对象。 Intersection Types 使用 `&` 符号分隔不同的类型，例如 `MyInterface1&MyInterface2`。

进一步思考：更复杂的场景

Union Types 还可以与其他特性结合使用，例如 generics（泛型，虽然 PHP 本身没有内置的泛型，但可以通过 phpdoc 来模拟），以处理更复杂的场景。例如，我们可以定义一个 Result 类，用于封装方法返回的结果，并使用 Union Types 来表示结果的类型。

<?php

/**
 * @template T
 */
class Result
{
    /** @var T|null */
    private mixed $data;

    private bool $success;

    private string $errorMessage;

    /**
     * @param T|null $data
     * @param bool $success
     * @param string $errorMessage
     */
    public function __construct(mixed $data, bool $success, string $errorMessage = '')
    {
        $this->data = $data;
        $this->success = $success;
        $this->errorMessage = $errorMessage;
    }

    /**
     * @return T|null
     */
    public function getData(): mixed
    {
        return $this->data;
    }

    public function isSuccess(): bool
    {
        return $this->success;
    }

    public function getErrorMessage(): string
    {
        return $this->errorMessage;
    }
}

// 使用示例
function processData(int $input): Result
{
    if ($input > 0) {
        return new Result($input * 2, true); // 成功，返回计算结果
    } else {
        return new Result(null, false, 'Input must be positive.'); // 失败，返回错误信息
    }
}

$result = processData(5);
if ($result->isSuccess()) {
    echo "Result: " . $result->getData() . PHP_EOL;
} else {
    echo "Error: " . $result->getErrorMessage() . PHP_EOL;
}

$result = processData(-1);
if ($result->isSuccess()) {
    echo "Result: " . $result->getData() . PHP_EOL;
} else {
    echo "Error: " . $result->getErrorMessage() . PHP_EOL;
}
?>

在这个例子中，Result 类使用 @template 和 @var phpdoc 标记来模拟泛型，getData 方法返回 T|null，表示可能返回指定类型的数据，也可能返回 null。这使得我们可以更灵活地处理方法返回的结果，并且可以更好地利用 IDE 和静态分析工具进行类型检查。虽然 PHP 本身没有原生的泛型支持，但通过这种方式，我们仍然可以获得一定的类型安全性和代码可读性。

在实际项目中应用 Union Types 的一些建议

逐步引入： 不要试图一次性在所有代码中使用 Union Types。可以从新的代码开始，逐步引入 Union Types。
代码审查： 在引入 Union Types 的过程中，进行代码审查，确保代码的类型安全性和可读性。
利用静态分析工具： 使用静态分析工具，例如 PHPStan 或 Psalm，来检查代码中的类型错误。
保持一致性： 在整个项目中保持 Union Types 的使用风格一致，例如类型顺序、命名规范等。

Union Types：让代码更清晰、更安全

总的来说，PHP 8 的 Union Types 为我们提供了一种强大的工具，可以更清晰、更安全地处理多种可能的返回值。在 Facade 和 Proxy 模式中，Union Types 可以帮助我们更好地表达方法返回的类型，提高代码的可读性、可维护性和类型安全性。合理地使用 Union Types，可以让我们的代码更加健壮和易于理解。