Functional Programming

Cùng tìm hiểu về Railway Oriented Programming

Mở đầu

Khi mới bắt đầu code, có thể chúng ta rất ngại handle những exception mà ngay cả 1 hàm đơn giản nhất cũng có thể tung ra. Tuy nhiên, thực tế khi xây dựng hệ thống, ta phải đặc biệt chú ý đến những exception, không thì ứng dụng của ta có thể thăng bất cứ lúc nào :v

Vậy thì làm sao để handle chúng 1 cách thật clean. Có khá nhiều hướng tiếp cận, tuy nhiên ta hãy cùng thử trải nghiệm theo hướng Railway Oriented xem nó có gì hay.

Bài giới thiệu gốc được viết sử dụng ngôn ngữ F#, nhưng ta hoàn toàn có thể áp dụng vào các ngôn ngữ khác như Javascript, Ruby, ...

Railway Oriented Programming phù hợp với style lập trình hàm (Functional Programming - FP)

Tên gọi là Railway cũng bởi trông nó khá giống với đường ray tàu hỏa.

Vấn đề

Hãy bắt đầu với 1 usecase rất cơ bản

Người dùng muốn cập nhật profile của họ.

Sau khi người dùng submit thông tin ở web, ta hay cùng phân tích những xử lý ở phía server

Tình huống đẹp nhất xảy ra là từ bước 1-5, ứng dụng ta sẽ chạy trơn tru, không có bất cứ 1 lỗi nào.

Nhưng mà ...

Đời không như mơ, tình không như thơ.

Từ bước 1-4 đều có thể có lỗi xảy ra, và tất nhiên người dùng sẽ không hề muốn nhìn thấy cảnh này

Vậy thì những gì ta cần làm là xử lý những lỗi này, không thì người dùng một đi không trở lại luôn.

Và ta sẽ viết code cho nó:

function updateUser(user) {
  const request = receiveRequest()
  if (!isValidRequest(request)) {
    return "Request is forbidden"
  }
  if (!isValidUser(request)) {
    return "User information is invalid"
  }
  try {
    saveToDatabase(request)
  } catch(error) {
    return "DB error"
  }
  try {
    sendEmail(request)
  } catch(error) {
    return "Mailer error"
  }
  return "OK"
}

Code trên được viết theo style Imperative, vì thế nên ta có thể return bất cứ lúc nào ta muốn. Điều đó làm hàm của ta có thể return theo rất nhiều cách (nhiều kiểu response khác nhau).

Ta sẽ design lại flow theo style FP.

Hàm của ta giờ đây:

  • Chỉ có 2 kiểu trả về: Success hoặc Failure.

    • Success:

      // @flow 
      type Success = { data: object }
      
    • Failure:

      // @flow 
      type Failure = { error: string }
      
  • Use case được xây dựng từ 1 series các hàm con tương ứng với mỗi step.

Ta sẽ áp dụng Railway Oriented Programming để giải quyết vấn đề này.

Railway Oriented Programming

Monad

Trong lập trình hàm, có một cách để handle lỗi là dùng monad.

Monad thường đi kèm với Applicative và Functor nữa, bọn này khá là xoắn não nên mình sẽ không đề cập ở đây.

Ta sẽ chỉ quan tâm tới: Either monad.

// @flow
type Either<A, B> = A | B
type FunctionReturnMonad<A, B> = () => Either<A, B>

Hiểu một cách nôm na sẽ là: hàm của ta sẽ luôn trả về A hoặc B, nhưng không bao giờ trả về cả 2.

Switch

Hãy bắt đầu với 1 function có thể gây ra lỗi:

function validateNameNotBlank(user) {
  if (user.name === '') {
    return { error: 'Name is blank' }
  }
  return { data: user }
}

Đây chính là 1 switch, nó rẽ nhánh luồng xử lý của ta thành SuccessFailure.

Kết nối nhiều switch

Đây là đường ray hoàn chỉnh mà ta cần xây dựng từ những switch riêng lẻ trên.

Có thể nhận thấy một vài điểm quan trọng ở railway này:

  • Khi một step bị lỗi, nó sẽ không return function ngay lập tức, mà sẽ tiếp tục chạy vào các function tiếp theo cho tới khi kết thúc flow.

    Tuy nhiên kết quả cuối cùng nhận được chỉ là lỗi đầu tiên phát sinh.

  • Những hàm của từng step đều phải xử lý cả trường hợp có dữ liệu và trường hợp hàm trước trả về lỗi

Bây giờ vấn đề là làm thế nào để nối những switch lại với nhau?

Câu trả lời là compose. Tuy nhiên ta không thể compose theo cách thông thường được.

Ví dụ như:

Nếu đầu vào và đầu ra của ta cùng interface

const mul2 = num => num * 2
const add1 = num => num + 1
mul2(add1(1)) // 4

Trở lại hàm validateBlank ở trên, nếu ta có nhiều hàm validate khác tương tự

Ta có thể thấy đầu vào chỉ có 1, mà lại có những 2 đầu ra.

Để có thể compose, ta sẽ phải biến chúng thành những function có thể handle cả trường hợp Success lẫn Failure.

Có thể sử dụng HOC

const transformToTwoTrackInput = func => ({ data, error }) => {
  return data ? func(data) : { error }
}

const twoTrackValidateNameNotBlank = transformToTwoTrackInput(validateNameNotBlank)
const twoTrackValidateName50 = transformToTwoTrackInput(validateName50)
const twoTrackValidateEmailNotBlank = transformToTwoTrackInput(validateEmailNotBlank)

const user = { email: '', name: '' }
twoTrackValidateEmailNotBlank(twoTrackValidateName50(twoTrackValidateNameNotBlank({ data: user }))) // { error: 'name is blank' }

Như vậy là ta đã kết nối được những mảnh ghép trên với nhau.

Một vài kiểu function thường gặp

Single track function

Nếu một function không gây ra lỗi (chỉ có 1 đầu vào và 1 đầu ra) thì nó sẽ không thể nào compose được vào railway của chúng ta.

Khi đó ta phải wrap nó bởi 2-track function, giống với HOC ở trên.

const trimEmail(user) {
  return {
    ...user,
    email: user.email.trim()
  }
}

const transformSingleTrackToTwoTrackInput = func => ({ data, error }) => {
  return data ? func(data) : { error }
}

const user = { email: '  [email protected]' }
transformSingleTrackToTwoTrackInput(trimEmail)({ data: user })
Dead-end function

Dead-end function là những hàm void, không có giá trị trả về

Màu tím chính là nơi ta sẽ đặt dead-end function vào

const transformDeadEndFunction = func => ({ data, error }) => {
  if (data) {
    func()
    return { data }
  } else {
    return { error }
  }
}
Function throw Exception

Ta có thể đặt try-catch để trả về Failure

const transformExceptionFunction = func => ({ data, error }) => {
  if (data) {
    try {
      func()
    } catch(error) {
      return { error: error.message || error }
    }
    return { data }
  } else {
    return { error }
  }
}

Note: Convert tất cả Exception thành Failure

Kết quả

Ta không thể trả về dữ liệu kiểu two-track cho client được, vì vậy ta sẽ có thêm 1 bước cuối để trả về thông tin cho client.

function returnMessage({ data, error }) {
  return data ? JSON.stringify(data) : error.toString()
}

ROP trong một số ngôn ngữ khác

Ruby (framework Rails)

Nếu các bạn sử dụng Rails, hãy thử trải nghiệm qua gem trailblazer. Logic của ứng dụng giờ sẽ tập trung chủ yếu trong các Operation thay vì controller như xưa nữa, mà những operation này được viết theo style ROP.

class Song::Create < Trailblazer::Operation
  step    Model(Song, :new) # init model
  step    :assign_current_user!
  step    Contract::Build(constant: SongForm) # create form object
  step    Contract::Validate() # validate form object
  failure :log_error!
  step    Contract::Persist() # save song to db

  def log_error!(options)
    logger.debug "Errors occurred while creating song."
  end

  def assign_current_user!(options)
    options["model"].created_by = options["current_user"]
  end
end

Flow của Operation không hoàn toàn giống với ROP như ta đã thấy ở trên, một khi bạn đã vào nhánh Failure, nó sẽ trigger toàn bộ những step handle error phía sau.

Không liên quan lắm nhưng trong trailblazer ecosystem có khá nhiều gem thú vị như: reform (form object pattern), và cells (view components).

Javascript

Nếu ta để ý, Promise của Javascript cũng khá giống với ROP.

const user = { username: 'sample', email: 'sample' }

const validatePresenceOfUsername = data => {
  if (!!data.username) {
    return user
  }
  throw 'Username is blank'
}

const validateFormatOfEmail = data => {
  if (data.email && data.email.match(/@/g)) {
    return user
  }
  throw 'Email is in invalid format'
}

const logError = error => console.error(error)

Promise.resolve(user)
  .then(validatePresenceOfUsername)
  .then(validateFormatOfEmail)
  .catch(logError) // => 'Email is in invalid format

Tham khảo

https://fsharpforfunandprofit.com/rop/

https://fsharpforfunandprofit.com/posts/function-composition/

https://dorp.io/posts/railway-oriented-programming/

https://github.com/trailblazer/trailblazer

http://trailblazer.to/gems/operation/2.0/api.html

Registration Login
Sign in with social account
or
Lost your Password?
Registration Login
Sign in with social account
or
A password will be send on your post
Registration Login
Registration