[Declarative Programming + Elm] Bài 9 – Maybe & Result

Một trong những điều đảm bảo khi chúng ta viết chương trình trong các môi trường định kiểu tĩnh static-typing đó là chúng ta sẽ có thể hạn chế được việc nhìn thấy chương trình phát sinh lỗi khi vận hành. Ngoài lý do định kiểu tĩnh thì một phần khác còn là bởi vì chúng ta được phép định nghĩa các ngoại lệ của chương trình giống như các kiểu dữ liệu có ý nghĩa khác. Và từ đó thì chúng ta có thể tạo logic để đưa ra những sự đáp ứng cần thiết với các trường hợp ngoại lệ phát sinh khi vận hành.

Giả sử khi tương tác với thao tác nhập liệu của người dùng và thu thập thông tin về tuổi tác, chúng ta sẽ có thể định nghĩa kiểu dữ liệu như thế này:

typeMaybeAge=AgeInt|InvalidInputtoAge:String->MaybeAgetoAgeuserInput=...

Và trong mọi trường hợp kết quả nhập liệu từ người dùng thì chúng ta đều có thể truyền qua chương trình toAge hợp lệ. Các giá trị nhập liệu phù hợp thì sẽ cho kết quả là Age 21 hay Age 1001, trong khi đó thì những giá trị không phù hợp sẽ cho kết quả là InvalidInput. Sau đó chúng ta có thể sử dụng Pattern Matching để đảm bảo rằng cả hai trường hợp kết quả nhập liệu Age Int và Invalid Input đều được đáp ứng phù hợp và như vậy chương trình sẽ không bị dừng đột ngột.

Dạng thức xử lý như thế này sẽ xuất hiện thường xuyên. Ví dụ như khi viết một ứng dụng trang đơn SPA để làm giao diện cho một trang blog và đóng gói nội dung bài viết Post nhập liệu bởi người dùng để gửi về server; Hiển nhiên chúng ta sẽ không muốn những trường hợp dữ liệu như người dùng quên nhập tiêu đề Title hay gửi bản nháp chưa nhập nội dung Content phải chờ xử lý gửi/nhận từ server. Để nhận biết và đưa ra logic đáp ứng ngay cho người dùng trong những trường hợp này thì chúng ta có thể định nghĩa một kiểu MaybePost tương tự như MaybeAge trong ví dụ trên.

typeMaybePost=Post{title:String,content:String}|NoTitle|NoContenttoPost:String->String->MaybePosttoPosttitlecontent=...viewPreview:MaybePost->Htmlmsg...

-- toPost "hi" "sup?" == Post { title = "hi", content = "sup?" }-- toPost "" "sup?"   == NoTitle-- toPost "hi" ""     == NoContent

Với một chương trình con viewPreview để xem trước nội dung của các Post hợp lệ, bây giờ chúng ta sẽ có thể biểu hiện các thông báo lỗi đặc trưng cho mỗi trường hợp dữ liệu và nhắc nhở người dùng.

Những trường hợp cần xử lý ngoại lệ như thế này là cực kỳ phổ biến và hiệu quả sẽ tốt nhất khi bạn định nghĩa đầy đủ các kiểu ngoại lệ chính xác với bối cảnh cần xử lý. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp xử lý ngoại lệ đơn giản thì bạn có thể sử dụng những kiểu mô tả ngoại lệ sẵn có của Elm. Vì vậy nên bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu về Maybe và Result.

Maybe

Module:elm/core/Maybe

Chúng ta đã gặp Maybe trong những bài viết trước đó rồi. và khi trở nên quen thuộc với Elm, chúng ta sẽ gặp lại Maybe rất thường xuyên.

typeMaybea=Justa|Nothing

Đây là một hợp kiểu Union có hai biến thể là Just và Nothing. Trong đó thì Just là một kiểu vỏ bọc đơn giản để có thể chứa được một giá trị thuộc bất kỳ kiểu dữ liệu nào bao gồm cả primitive và có cấu trúc. Còn Nothing thì là một giá trị đặc biệt tượng trưng cho trường hợp dữ liệu vô nghĩa.

Hai trường hợp xử lý ngoại lệ căn bản với Maybe là các chương trình có logic xử lý không toàn phần Partial Function và khi muốn mô tả các cấu trúc bản ghi dữ liệu có các trường không bắt buộc Optional Field.

Một Partial Function là khi chúng ta viết một chương trình con sub-program mà chỉ muốn đưa ra kết quả đối với một số trường hợp dữ liệu nhất định và nói Nothing với các trường hợp khác. Ví dụ như trình chuyển đổi String.toFloat sẵn có của Elm.

String.toFloat-- <function> : String -> Maybe FloatString.toFloat"10.01"-- Just 10.01 : Maybe FloatString.toFloat"one"-- Nothing : Maybe Float

Và Optional Field là các trường dữ liệu không bắt buộc khi chúng ta tạo các cấu trúc dữ liệu mô tả các bản ghi ví dụ như thế này.

typealiasUser={name:String,age:MaybeInt}

Điểm đáng nói là thiết kế ngôn ngữ và trình biên của Elm sẽ tạo ra ràng buộc rằng: Nếu như chúng ta viết một sub-program xử lý dữ liệu của các bản ghi này, thì Maybe chắc chắn sẽ khiến chúng ta phải Pattern Matching chứ không thể bỏ qua các trường hợp nhập liệu khả thi của người dùng.

Result

Module:elm/core/Result

Kiểu Maybe có thể giúp chúng ta tạo ra ràng buộc cần phải viết code xử lý tình huống cho các ngoại lệ Exception. Nhưng lại không thể giúp chúng ta mô tả nguyên nhân khi có ngoại lệ xảy ra. Ví dụ như khi chúng ta thử biên dịch code và trình biên dịch chỉ đơn giản là hiển thị một kết quả Nothing thì chúng ta sẽ phải rất lay hoay trong việc tìm ra vị trí và nguyên nhân phát sinh kết quả này trong code.

Đây là lý do khiến cho kiểu Result xuất hiện và trở nên hữu ích. Chúng ta có thể sử dụng Result để type-hint cho các thao tác có khả năng không thành công.

typeResulterrorvalue=Okvalue|Errerror

Nếu logic xử lý thành công thì kết quả trả về sẽ là một giá trị value được bọc trong kiểu Ok, còn với logic xử lý không thành công thì kế quả trả về sẽ là một giá trị kiểu Err.

isValidAge:String->ResultStringIntisValidAgeinput=caseString.toIntinputofNothing->Err"That is not a number!"Justage->ifage<0thenErr"Please try again after you are born."elseifage>1001thenErr"Are you some kind of turtle?"elseOkage

Bây giờ thì chúng ta không chỉ có thể kiểm tra tính hợp lệ của age mà còn có thể đưa ra thông báo lỗi cụ thể tùy thuộc vào các trường hợp nhập liệu khác nhau bởi người dùng. Kiểu đáp ứng này rõ ràng là tốt hơn so với Nothing.

Kiểu Result còn có thể giúp chúng ta phục hồi logic xử lý của chương trình để thử lại vào một thời điểm sau đó. Ví dụ điển hình là khi chúng ta gửi yêu cầu HTTP để truy vấn dữ liệu từ một nguồn nào đó. Kết quả truy vấn có thể sẽ không khả dụng theo nhiều khả năng khác nhau.

typeError=BadUrlString|Timeout|NetworkError|BadStatusInt|BadBodyString

Chúng ta chắc chắn sẽ có thể hiển thị các thông báo lỗi phù hợp như đã thấy trong ví dụ trước đó. Nhưng chúng ta cũng có thể phục hồi logic xử lý để thử gửi yêu cầu truy vấn dữ liệu lại lần nữa nếu nhìn thấy Timeout bởi vì rất có thể lỗi phát sinh đó chỉ là ngẫu nhiên và tạm thời. Còn nếu là BadStatus 404 thì hiển nhiên là chúng ta không cần phải mất công thử gửi yêu cầu lại nữa.

Maybe & Result in JS

Do thiết kế ngôn ngữ và môi trường vận hành của JavaScript, chúng ta sẽ không có được cơ chế tạo ràng buộc yêu cầu logic xử lý ngoại lệ như Maybe. Thay vào đó thì chúng ta sẽ cần tập luyện thói quen viết cấu hình trước để liệt kê các trường hợp dữ liệu khả thi và sau đó thiết kế các kiểu Error để mô tả chi tiết khi nhận được kết quả null.

Lưu ý duy nhất về việc viết code xử lý ngoại lệ, đó là chúng ta nên tập trung ở tầng cao nhất, gần với code đáp ứng yêu cầu nhất, trong mỗi tuyến xử lý route bất kỳ. Giả sử chúng ta có một sub-program được gọi đầu tiên rồi sau sub-program đó sẽ lại ủy thác một phần công việc cho một sub-program khác và cứ thế tiếp tục cho tới sub-program thứ n. Như vậy thì chúng ta chỉ nên cố gắng viết một lần try..catch ở sub-program đầu tiên và tạo logic xử lý cho các kiểu Error đã định nghĩa.

À.. đó là tản mạn đối với trường hợp logic xử lý phức tạp và thực sự cần thiết. Còn đối với ví dụ inputAge ở phía trên thì điều quan trọng nhất là chúng ta cần đọc kĩ cấu hình của các sub-program hỗ trợ mà JS cung cấp để có thể dự trù được kết quả nhập liệu và chuyển kiểu dữ liệu.

// -- main : any -> nullconstmain=(_)=> window.alert(tellAge(parseAge(inputAge(_))))// -- tellAge : maybe age -> stringconsttellAge=(age)=>(Number.isNaN(age))?"Invalid Input":(age <=12)?"Being built by Heaven":(age <=21)?"Unpacking old Story":(age <101)?"Learn new Lessons":"Finished Learning"// -- parseAge : string -> maybe ageconstparseAge=(input)=> Number.parseInt(input)// -- inputAge : any -> stringconstinputAge=(_)=> window.prompt("How old are you?", _)// -- start programmain(Infinity)

(chưa đăng tải) [Declarative Programming + Elm] Bài 10 – Elm Architecture