使用 TypeScript 和依赖注入实现一个聊天机器人[每日前端夜话0x76]

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翻译：疯狂的技术宅

来源：toptal

类型和可测试代码是避免错误的两种最有效方法，尤其是代码随会时间而变化。我们可以分别通过利用 TypeScript 和依赖注入（DI）将这两种技术应用于JavaScript开发。

在本 TypeScript 教程中，除编译以外，我们不会直接介绍 TypeScript 的基础知识。相反，我们将会演示 TypeScript 最佳实践，因为我们将介绍如何从头开始制作 Discord bot、连接测试和 DI，以及创建示例服务。我们将会使用：

Node.js
TypeScript
Discord.js，Discord API的包装器
InversifyJS，一个依赖注入框架
测试库：Mocha，Chai和ts-mockito
Mongoose和MongoDB，以编写集成测试

设置 Node.js 项目

首先，让我们创建一个名为 typescript-bot 的新目录。然后输入并通过运行以下命令创建一个新的 Node.js 项目：

1npm init

注意：你也可以用 yarn，但为了简洁起见，我们用了 npm。

这将会打开一个交互式向导，对 package.json 文件进行配置。对于所有问题，你只需简单的按回车键（或者如果需要，可以提供一些信息）。然后，安装我们的依赖项和 dev 依赖项（这些是测试所需的）。

1npm i --save typescript discord.js inversify dotenv @types/node reflect-metadata
2npm i --save-dev chai mocha ts-mockito ts-node @types/chai @types/mocha

然后，将package.json中生成的 `scripts 部分替换为：

1"scripts": {
2  "start": "node src/index.js",
3  "watch": "tsc -p tsconfig.json -w",
4  "test": "mocha -r ts-node/register \"tests/**/*.spec.ts\""
5},

为了能够递归地查找文件，需要在tests/**/*.spec.ts周围加上双引号。（注意：在 Windows 下的语法可能会有所不同。）

start 脚本将用于启动机器人，watch 脚本用于编译 TypeScript 代码，test用于运行测试。

现在，我们的 package.json 文件应如下所示：

 1{
 2  "name": "typescript-bot",
 3  "version": "1.0.0",
 4  "description": "",
 5  "main": "index.js",
 6  "dependencies": {
 7    "@types/node": "^11.9.4",
 8    "discord.js": "^11.4.2",
 9    "dotenv": "^6.2.0",
10    "inversify": "^5.0.1",
11    "reflect-metadata": "^0.1.13",
12    "typescript": "^3.3.3"
13  },
14  "devDependencies": {
15    "@types/chai": "^4.1.7",
16    "@types/mocha": "^5.2.6",
17    "chai": "^4.2.0",
18    "mocha": "^5.2.0",
19    "ts-mockito": "^2.3.1",
20    "ts-node": "^8.0.3"
21  },
22  "scripts": {
23    "start": "node src/index.js",
24    "watch": "tsc -p tsconfig.json -w",
25    "test": "mocha -r ts-node/register \"tests/**/*.spec.ts\""
26  },
27  "author": "",
28  "license": "ISC"
29}

在 Discord 的控制面板中创建新应用程序

为了与 Discord API进行交互，我们需要一个令牌。要生成这样的令牌，需要在 Discord 开发面板中注册一个应用。为此，你需要创建一个 Discord 帐户并转到 https://discordapp.com/developers/applications/。然后，单击 New Application 按钮：

Discord的 "New Application" 按钮

选择一个名称，然后单击创建。然后，单击 Bot → Add Bot，你就完成了。让我们将机器人添加到服务器。但是不要关闭此页面，我们需要尽快复制令牌。

将你的 Discord Bot 添加到你的服务器

为了测试我们的机器人，需要一台Discord服务器。你可以使用现有服务器或创建新服务器。复制机器人的 CLIENT_ID 并将其作为这个特殊授权URL （https://discordapp.com/developers/docs/topics/oauth2#bot-authorization-flow）的一部分使用：

1https://discordapp.com/oauth2/authorize?client_id=<CLIENT_ID>&scope=bot

当你在浏览器中点击此URL时，会出现一个表单，你可以在其中选择应添加机器人的服务器。

标准Discord欢迎消息

将bot添加到服务器后，你应该会看到如上所示的消息。

创建 .env 文件

我们需要一种能够在自己的程序中保存令牌的方法。为了做到这一点，我们将使用 dotenv 包。首先，从Discord Application Dashboard获取令牌（Bot → Click to Reveal Token）：

“Click to Reveal Token”链接

现在创建一个 .env 文件，然后在此处复制并粘贴令牌：

1TOKEN=paste.the.token.here

如果你使用了 Git，则该文件应标注在 .gitignore 中，以事令牌不会被泄露。另外，创建一个 .env.example 文件，提醒你 TOKEN 需要定义：

1TOKEN=

编译TypeScript

要编译 TypeScript，可以使用 npm run watch 命令。或者，如果你用了其他 IDE，只需使用 TypeScript 插件中的文件监视器，让你的 IDE 去处理编译。让我们通过创建一个带有内容的 src/index.ts 文件来测试自己设置：

1console.log('Hello')

另外，让我们创建一个 tsconfig.json 文件，如下所示。 InversifyJS 需要experimentalDecorators，emitDecoratorMetadata，es6和reflect-metadata：

 1{
 2  "compilerOptions": {
 3    "module": "commonjs",
 4    "moduleResolution": "node",
 5    "target": "es2016",
 6    "lib": [
 7      "es6",
 8      "dom"
 9    ],
10    "sourceMap": true,
11    "types": [
12      // add node as an option
13      "node",
14      "reflect-metadata"
15    ],
16    "typeRoots": [
17      // add path to @types
18      "node_modules/@types"
19    ],
20    "experimentalDecorators": true,
21    "emitDecoratorMetadata": true,
22    "resolveJsonModule": true
23  },
24  "exclude": [
25    "node_modules"
26  ]
27}

如果文件观监视器正常工作，它应该生成一个 src/index.js文件，并运行 npm start ：

1> node src/index.js
2Hello

创建一个Bot类

现在，我们终于要开始使用 TypeScript 最有用的功能了：类型。继续创建以下 src/bot.ts 文件：

1import {Client, Message} from "discord.js";
2export class Bot {
3  public listen(): Promise<string> {
4    let client = new Client();
5    client.on('message', (message: Message) => {});
6    return client.login('token should be here');
7  }
8}

现在可以看到我们需要的东西：一个 token！我们是不是只需要将其复制粘贴到此处，或直接从环境中加载值就可以了呢？

都不是。相反，让我们用依赖注入框架 InversifyJS 来注入令牌，这样可以编写更易于维护、可扩展和可测试的代码。

此外，我们可以看到 Client 依赖项是硬编码的。我们也将注入这个。

配置依赖注入容器

依赖注入容器是一个知道如何实例化其他对象的对象。通常我们为每个类定义依赖项，DI 容器负责解析它们。

InversifyJS 建议将依赖项放在 inversify.config.ts 文件中，所以让我们在那里添加 DI 容器：

 1import "reflect-metadata";
 2import {Container} from "inversify";
 3import {TYPES} from "./types";
 4import {Bot} from "./bot";
 5import {Client} from "discord.js";
 6
 7let container = new Container();
 8
 9container.bind<Bot>(TYPES.Bot).to(Bot).inSingletonScope();
10container.bind<Client>(TYPES.Client).toConstantValue(new Client());
11container.bind<string>(TYPES.Token).toConstantValue(process.env.TOKEN);
12
13export default container;

此外，InversifyJS文档推荐创建一个 types.ts文件，并连同相关的Symbol 列出我们将要使用的每种类型。这非常不方便，但它确保了我们的程序在扩展时不会发生命名冲突。每个 Symbol 都是唯一的标识符，即使其描述参数相同（该参数仅用于调试目的）。

1export const TYPES = {
2  Bot: Symbol("Bot"),
3  Client: Symbol("Client"),
4  Token: Symbol("Token"),
5};

如果不使用 Symbol，将会发生以下命名冲突：

1Error: Ambiguous match found for serviceIdentifier: MessageResponder
2Registered bindings:
3 MessageResponder
4 MessageResponder

在这一点上，甚至更难以理清应该使用哪个 MessageResponder，特别是当我的 DI 容器扩展到很大时。如果使用 Symbol 来处理这个问题，在有两个具有相同名称的类的情况下，就不会出现这些奇怪的文字。

在 Discord Bot App 中使用 Container

现在，让我们通过修改 Bot 类来使用容器。我们需要添加 @injectable 和 @inject() 注释来做到这一点。这是新的 Bot 类：

 1import {Client, Message} from "discord.js";
 2import {inject, injectable} from "inversify";
 3import {TYPES} from "./types";
 4import {MessageResponder} from "./services/message-responder";
 5
 6@injectable()
 7export class Bot {
 8  private client: Client;
 9  private readonly token: string;
10
11  constructor(
12    @inject(TYPES.Client) client: Client,
13    @inject(TYPES.Token) token: string
14  ) {
15    this.client = client;
16    this.token = token;
17  }
18
19  public listen(): Promise < string > {
20    this.client.on('message', (message: Message) => {
21      console.log("Message received! Contents: ", message.content);
22    });
23
24    return this.client.login(this.token);
25  }
26}

最后，让我们在 index.ts 文件中实例化 bot：

 1require('dotenv').config(); // Recommended way of loading dotenv
 2import container from "./inversify.config";
 3import {TYPES} from "./types";
 4import {Bot} from "./bot";
 5let bot = container.get<Bot>(TYPES.Bot);
 6bot.listen().then(() => {
 7  console.log('Logged in!')
 8}).catch((error) => {
 9  console.log('Oh no! ', error)
10});

现在，启动机器人并将其添加到你的服务器。如果你在服务器通道中输入消息，它应该出现在命令行的日志中，如下所示：

1> node src/index.js
2
3Logged in!
4Message received! Contents:  Test

最后，我们设置好了基础配置：TypeScript 类型和我们的机器人内部的依赖注入容器。

实现业务逻辑

让我们直接介绍本文的核心内容：创建一个可测试的代码库。简而言之，我们的代码应该实现最佳实践（如 SOLID ），不隐藏依赖项，不使用静态方法。

此外，它不应该在运行时引入副作用，并且很容易模拟。

为了简单起见，我们的机器人只做一件事：它将扫描传入的消息，如果其中包含单词“ping”，我们将用一个 Discord bot 命令让机器人对那个用户响应“pong！ “。

为了展示如何将自定义对象注入 Bot 对象并对它们进行单元测试，我们将创建两个类： PingFinder 和 MessageResponder。我们将 MessageResponder 注入 Bot 类，将 PingFinder 注入 MessageResponder。

这是 src/services/ping-finder.ts 文件：

 1import {injectable} from "inversify";
 2
 3@injectable()
 4export class PingFinder {
 5
 6  private regexp = 'ping';
 7
 8  public isPing(stringToSearch: string): boolean {
 9    return stringToSearch.search(this.regexp) >= 0;
10  }
11}

然后我们将该类注入 src/services/message-responder.ts 文件：

 1import {Message} from "discord.js";
 2import {PingFinder} from "./ping-finder";
 3import {inject, injectable} from "inversify";
 4import {TYPES} from "../types";
 5
 6@injectable()
 7export class MessageResponder {
 8  private pingFinder: PingFinder;
 9
10  constructor(
11    @inject(TYPES.PingFinder) pingFinder: PingFinder
12  ) {
13    this.pingFinder = pingFinder;
14  }
15
16  handle(message: Message): Promise<Message | Message[]> {
17    if (this.pingFinder.isPing(message.content)) {
18      return message.reply('pong!');
19    }
20
21    return Promise.reject();
22  }
23}

最后，这是一个修改过的 Bot 类，它使用 MessageResponder 类：

 1import {Client, Message} from "discord.js";
 2import {inject, injectable} from "inversify";
 3import {TYPES} from "./types";
 4import {MessageResponder} from "./services/message-responder";
 5
 6@injectable()
 7export class Bot {
 8  private client: Client;
 9  private readonly token: string;
10  private messageResponder: MessageResponder;
11
12  constructor(
13    @inject(TYPES.Client) client: Client,
14    @inject(TYPES.Token) token: string,
15    @inject(TYPES.MessageResponder) messageResponder: MessageResponder) {
16    this.client = client;
17    this.token = token;
18    this.messageResponder = messageResponder;
19  }
20
21  public listen(): Promise<string> {
22    this.client.on('message', (message: Message) => {
23      if (message.author.bot) {
24        console.log('Ignoring bot message!')
25        return;
26      }
27
28      console.log("Message received! Contents: ", message.content);
29
30      this.messageResponder.handle(message).then(() => {
31        console.log("Response sent!");
32      }).catch(() => {
33        console.log("Response not sent.")
34      })
35    });
36
37    return this.client.login(this.token);
38  }
39}

在当前状态下，程序还无法运行，因为没有 MessageResponder 和 PingFinder 类的定义。让我们将以下内容添加到 inversify.config.ts 文件中：

1container.bind<MessageResponder>(TYPES.MessageResponder).to(MessageResponder).inSingletonScope();
2container.bind<PingFinder>(TYPES.PingFinder).to(PingFinder).inSingletonScope();

另外，我们将向 types.ts 添加类型符号：

1MessageResponder: Symbol("MessageResponder"),
2PingFinder: Symbol("PingFinder"),

现在，在重新启动程序后，机器人应该响应包含 “ping” 的每条消息：

机器人响应包含“ping”一词的消息

这是它在日志中的样子：

1> node src/index.js
2
3Logged in!
4Message received! Contents:  some message
5Response not sent.
6Message received! Contents:  message with ping
7Ignoring bot message!
8Response sent!

创建单元测试

现在我们已经正确地注入了依赖项，编写单元测试很容易。我们将使用 Chai 和 ts-mockito。不过你也可以使用其他测试器和模拟库。

ts-mockito 中的模拟语法非常冗长，但也很容易理解。以下是如何设置 MessageResponder 服务并将 PingFinder mock 注入其中：

1let mockedPingFinderClass = mock(PingFinder);
2let mockedPingFinderInstance = instance(mockedPingFinderClass);
3
4let service = new MessageResponder(mockedPingFinderInstance);

现在我们已经设置好了mocks ，我们可以定义 isPing() 调用的结果应该是什么，并验证 reply() 调用。在单元测试中的关键是定义 isPing()：true 或 false 的结果。消息内容是什么并不重要，所以在测试中我们只使用 "Non-empty string"。

1when(mockedPingFinderClass.isPing("Non-empty string")).thenReturn(true);
2await service.handle(mockedMessageInstance)
3verify(mockedMessageClass.reply('pong!')).once();

以下是整个测试代码：

 1import "reflect-metadata";
 2import 'mocha';
 3import {expect} from 'chai';
 4import {PingFinder} from "../../../src/services/ping-finder";
 5import {MessageResponder} from "../../../src/services/message-responder";
 6import {instance, mock, verify, when} from "ts-mockito";
 7import {Message} from "discord.js";
 8
 9describe('MessageResponder', () => {
10  let mockedPingFinderClass: PingFinder;
11  let mockedPingFinderInstance: PingFinder;
12  let mockedMessageClass: Message;
13  let mockedMessageInstance: Message;
14
15  let service: MessageResponder;
16
17  beforeEach(() => {
18    mockedPingFinderClass = mock(PingFinder);
19    mockedPingFinderInstance = instance(mockedPingFinderClass);
20    mockedMessageClass = mock(Message);
21    mockedMessageInstance = instance(mockedMessageClass);
22    setMessageContents();
23
24    service = new MessageResponder(mockedPingFinderInstance);
25  })
26
27  it('should reply', async () => {
28    whenIsPingThenReturn(true);
29
30    await service.handle(mockedMessageInstance);
31
32    verify(mockedMessageClass.reply('pong!')).once();
33  })
34
35  it('should not reply', async () => {
36    whenIsPingThenReturn(false);
37
38    await service.handle(mockedMessageInstance).then(() => {
39      // Successful promise is unexpected, so we fail the test
40      expect.fail('Unexpected promise');
41    }).catch(() => {
42     // Rejected promise is expected, so nothing happens here
43    });
44
45    verify(mockedMessageClass.reply('pong!')).never();
46  })
47
48  function setMessageContents() {
49    mockedMessageInstance.content = "Non-empty string";
50  }
51
52  function whenIsPingThenReturn(result: boolean) {
53    when(mockedPingFinderClass.isPing("Non-empty string")).thenReturn(result);
54  }
55});

“PingFinder” 的测试非常简单，因为没有依赖项被mock。这是一个测试用例的例子：

 1describe('PingFinder', () => {
 2  let service: PingFinder;
 3  beforeEach(() => {
 4    service = new PingFinder();
 5  })
 6
 7  it('should find "ping" in the string', () => {
 8    expect(service.isPing("ping")).to.be.true
 9  })
10});

创建集成测试

除了单元测试，我们还可以编写集成测试。主要区别在于这些测试中的依赖关系不会被模拟。但是，有些依赖项不应该像外部 API 连接那样进行测试。在这种情况下，我们可以创建模拟并将它们 rebind 到容器中，以便替换注入模拟。这是一个例子：

 1import container from "../../inversify.config";
 2import {TYPES} from "../../src/types";
 3// ...
 4
 5describe('Bot', () => {
 6  let discordMock: Client;
 7  let discordInstance: Client;
 8  let bot: Bot;
 9
10  beforeEach(() => {
11    discordMock = mock(Client);
12    discordInstance = instance(discordMock);
13    container.rebind<Client>(TYPES.Client)
14      .toConstantValue(discordInstance);
15    bot = container.get<Bot>(TYPES.Bot);
16  });
17
18  // Test cases here
19
20});