使用 TypeScript 和依赖注入实现一个聊天机器人

翻译：疯狂的技术宅
原文：https://www.toptal.com/typesc...

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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：

npm 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）。

npm i --save typescript discord.js inversify dotenv @types/node reflect-metadata
npm 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：

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

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：

{
  "name": "typescript-bot",
  "version": "1.0.0",
  "description": "",
  "main": "index.js",
  "dependencies": {
    "@types/node": "^11.9.4",
    "discord.js": "^11.4.2",
    "dotenv": "^6.2.0",
    "inversify": "^5.0.1",
    "reflect-metadata": "^0.1.13",
    "typescript": "^3.3.3"
  },
  "devDependencies": {
    "@types/chai": "^4.1.7",
    "@types/mocha": "^5.2.6",
    "chai": "^4.2.0",
    "mocha": "^5.2.0",
    "ts-mockito": "^2.3.1",
    "ts-node": "^8.0.3"
  },
  "scripts": {
    "start": "node src/index.js",
    "watch": "tsc -p tsconfig.json -w",
    "test": "mocha -r ts-node/register \"tests/**/*.spec.ts\""
  },
  "author": "",
  "license": "ISC"
}

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/develo...。然后，单击 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/develo...）的一部分使用：

https://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。

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）：

现在创建一个 .env 文件，然后在此处复制并粘贴令牌：

TOKEN=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：

TOKEN=

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：

console.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：

{
  "compilerOptions": {
    "module": "commonjs",
    "moduleResolution": "node",
    "target": "es2016",
    "lib": [
      "es6",
      "dom"
    ],
    "sourceMap": true,
    "types": [
      // add node as an option
      "node",
      "reflect-metadata"
    ],
    "typeRoots": [
      // add path to @types
      "node_modules/@types"
    ],
    "experimentalDecorators": true,
    "emitDecoratorMetadata": true,
    "resolveJsonModule": true
  },
  "exclude": [
    "node_modules"
  ]
}

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 ：

> node src/index.js
Hello

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：

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

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：

import "reflect-metadata";
import {Container} from "inversify";
import {TYPES} from "./types";
import {Bot} from "./bot";
import {Client} from "discord.js";

let container = new Container();

container.bind<Bot>(TYPES.Bot).to(Bot).inSingletonScope();
container.bind<Client>(TYPES.Client).toConstantValue(new Client());
container.bind<string>(TYPES.Token).toConstantValue(process.env.TOKEN);

export 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）。

export const TYPES = {
  Bot: Symbol("Bot"),
  Client: Symbol("Client"),
  Token: Symbol("Token"),
};

如果不使用 Symbol，将会发生以下命名冲突：

Error: Ambiguous match found for serviceIdentifier: MessageResponder
Registered bindings:
 MessageResponder
 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：

import {Client, Message} from "discord.js";
import {inject, injectable} from "inversify";
import {TYPES} from "./types";
import {MessageResponder} from "./services/message-responder";

@injectable()
export class Bot {
  private client: Client;
  private readonly token: string;

  constructor(
    @inject(TYPES.Client) client: Client,
    @inject(TYPES.Token) token: string
  ) {
    this.client = client;
    this.token = token;
  }

  public listen(): Promise < string > {
    this.client.on('message', (message: Message) => {
      console.log("Message received! Contents: ", message.content);
    });

    return this.client.login(this.token);
  }
}

最后，让我们在 index.ts 文件中实例化 bot：

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

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：

> node src/index.js

Logged in!
Message 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：

import {injectable} from "inversify";

@injectable()
export class PingFinder {

  private regexp = 'ping';

  public isPing(stringToSearch: string): boolean {
    return stringToSearch.search(this.regexp) >= 0;
  }
}

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

import {Message} from "discord.js";
import {PingFinder} from "./ping-finder";
import {inject, injectable} from "inversify";
import {TYPES} from "../types";

@injectable()
export class MessageResponder {
  private pingFinder: PingFinder;

  constructor(
    @inject(TYPES.PingFinder) pingFinder: PingFinder
  ) {
    this.pingFinder = pingFinder;
  }

  handle(message: Message): Promise<Message | Message[]> {
    if (this.pingFinder.isPing(message.content)) {
      return message.reply('pong!');
    }

    return Promise.reject();
  }
}

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

import {Client, Message} from "discord.js";
import {inject, injectable} from "inversify";
import {TYPES} from "./types";
import {MessageResponder} from "./services/message-responder";

@injectable()
export class Bot {
  private client: Client;
  private readonly token: string;
  private messageResponder: MessageResponder;

  constructor(
    @inject(TYPES.Client) client: Client,
    @inject(TYPES.Token) token: string,
    @inject(TYPES.MessageResponder) messageResponder: MessageResponder) {
    this.client = client;
    this.token = token;
    this.messageResponder = messageResponder;
  }

  public listen(): Promise<string> {
    this.client.on('message', (message: Message) => {
      if (message.author.bot) {
        console.log('Ignoring bot message!')
        return;
      }

      console.log("Message received! Contents: ", message.content);

      this.messageResponder.handle(message).then(() => {
        console.log("Response sent!");
      }).catch(() => {
        console.log("Response not sent.")
      })
    });

    return this.client.login(this.token);
  }
}

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：

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

另外，我们将向 types.ts 添加类型符号：

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

这是它在日志中的样子：

> node src/index.js

Logged in!
Message received! Contents:  some message
Response not sent.
Message received! Contents:  message with ping
Ignoring bot message!
Response 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：

let mockedPingFinderClass = mock(PingFinder);
let mockedPingFinderInstance = instance(mockedPingFinderClass);

let 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"。

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

以下是整个测试代码：

import "reflect-metadata";
import 'mocha';
import {expect} from 'chai';
import {PingFinder} from "../../../src/services/ping-finder";
import {MessageResponder} from "../../../src/services/message-responder";
import {instance, mock, verify, when} from "ts-mockito";
import {Message} from "discord.js";

describe('MessageResponder', () => {
  let mockedPingFinderClass: PingFinder;
  let mockedPingFinderInstance: PingFinder;
  let mockedMessageClass: Message;
  let mockedMessageInstance: Message;

  let service: MessageResponder;

  beforeEach(() => {
    mockedPingFinderClass = mock(PingFinder);
    mockedPingFinderInstance = instance(mockedPingFinderClass);
    mockedMessageClass = mock(Message);
    mockedMessageInstance = instance(mockedMessageClass);
    setMessageContents();

    service = new MessageResponder(mockedPingFinderInstance);
  })

  it('should reply', async () => {
    whenIsPingThenReturn(true);

    await service.handle(mockedMessageInstance);

    verify(mockedMessageClass.reply('pong!')).once();
  })

  it('should not reply', async () => {
    whenIsPingThenReturn(false);

    await service.handle(mockedMessageInstance).then(() => {
      // Successful promise is unexpected, so we fail the test
      expect.fail('Unexpected promise');
    }).catch(() => {
     // Rejected promise is expected, so nothing happens here
    });

    verify(mockedMessageClass.reply('pong!')).never();
  })

  function setMessageContents() {
    mockedMessageInstance.content = "Non-empty string";
  }

  function whenIsPingThenReturn(result: boolean) {
    when(mockedPingFinderClass.isPing("Non-empty string")).thenReturn(result);
  }
});

“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：

describe('PingFinder', () => {
  let service: PingFinder;
  beforeEach(() => {
    service = new PingFinder();
  })

  it('should find "ping" in the string', () => {
    expect(service.isPing("ping")).to.be.true
  })
});

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：

import container from "../../inversify.config";
import {TYPES} from "../../src/types";
// ...

describe('Bot', () => {
  let discordMock: Client;
  let discordInstance: Client;
  let bot: Bot;

  beforeEach(() => {
    discordMock = mock(Client);
    discordInstance = instance(discordMock);
    container.rebind<Client>(TYPES.Client)
      .toConstantValue(discordInstance);
    bot = container.get<Bot>(TYPES.Bot);
  });

  // Test cases here

});

到这里我们的 Discord bot 教程就结束了。恭喜你干净利落地用 TypeScript 和 DI 完成了它！这里的 TypeScript 依赖项注入示例是一种模式，你可以将其添加到你的知识库中一遍在其他项目中使用。

TypeScript 和依赖注入：不仅仅用于 Discord Bot 开发

无论我们是处理前端还是后端代码，将 TypeScript 的面向对象引入 JavaScript 都是一个很大的改进。仅仅使用类型就可以避免许多错误。在 TypeScript 中进行依赖注入会将更多面向对象的最佳实践推向基于 JavaScript 的开发。

当然由于语言的局限性，它永远不会像静态类型语言那样容易和自然。但有一件事是肯定的：TypeScript、单元测试和依赖注入允许我们编写更易读、松散耦合和可维护的代码 —— 无论我们正在开发什么类型的应用。

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