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React Native工程中TSLint静态检查工具的探索之路

背景
建立的代码规范没人遵守,项目中遍地风格迥异的代码,你会不会抓狂?
通过测试用例的程序还会出现 Bug,而原因仅仅是自己犯下的低级错误,你会不会抓狂?
某种代码写法存在问题导致崩溃时,只能全工程检查代码,这需要人工花费大量时间 Review 代码,你会不会抓狂?
以上这些问题,可以通过静态检查有效地缓解!
静态检查(Static Program Analysis)主要是以不运行程序的方式对于程序源代码进行检查分析的技术,而与之相反的就是动态检查(Dynamic Program Analysis),通过实际运行程序输入测试数据产生预期结果的技术。通过代码静态检查,我们可以快速定位代码的错误与缺陷,可以减少逐行阅读代码浪费的时间,可以(根据需要)快速扫描代码中可能存在的漏洞等。代码静态检查可以在代码的规范性、安全性、可靠性、可维护性等方面起到重要作用。
在客户端中,Android 可以使用 CheckStyle、Lint、Findbugs、PMD 等工具,iOS 可以使用 Clang Static Analyzer、OCLint 等工具。而在 React Native 的开发过程中,针对于 JavaScript 的 ESLint,与 TypeScript 的 TSLint,则成为了主要代码静态检查的工具。本文将按照使用 TSLint 的原因、使用 TSLint 的方法、自定义 TSLint 的步骤进行探究分析。
一、使用 TSLint 的原因
在客户端团队进入 React Native 项目的开发过程中,面临着如下问题:

由于大家从客户端转入到 React Native 开发过程中,容易出现低级语法错误;
开发者之前从事 Android、iOS、前端等工作,因此代码风格不同,导致项目代码风格不统一;
客户端效果不一致,有可能 Android 端显示正常、iOS 端显示异常,或者相反的情况出现。

虽然以上问题可以通过多次不断将雷点标记出,并不断地分享经验与强化代码 Review 过程等方式来进行缓解,但是仍面临着 React Native 开发者掌握的技术水平千差万别,知识分享传播的速度缓慢等问题,既导致了开发成本的不断增加和开发效率持续低下的问题,还难以避免一个坑被踩了多次的情况出现。这时急需一款可以满足以下目标的工具:

可检测代码低级语法错误;
规范项目代码风格;
根据需要可自定义检查代码的逻辑;
工具使用者可以“傻瓜式”的接入部署到开发 IDE 环境;
可以快速高效地将检查工具最新检查逻辑同步到开发 IDE 环境中;
对于检查出的问题可以快速定位。

根据上述要求的描述,静态检查工具 TSLint 可以较为有效地达成目标。
二、TSLint 介绍
TSLint 是硅谷企业 Palantir 的一个项目,它是一款可以检查 TypeScript 代码可读性、可维护性以及功能性错误的静态检查工具,当前许多编辑器(Editors)和构建系统(Build Systems)支持这一工具,同时支持自定义编写 Lint 规则、配置、格式化等。
当前 TSLint 已经包含了上百条规则,这些规则构筑了当前 TSLint 检查的基础。在代码开发阶段中,通过这些配置好的规则可以给工程一个完整的检查,并随时可以提示出可能存在的问题。本文内容参考了 TSLint 官方文档 https://palantir.github.io/tslint/。
2.1 TSLint 常见规则
以下规则主要来源于 TSLint 规则,是某些规则的简单介绍。

2.2 常用 TSLint 规则包
上述 2.1 所列出的规则来源于 Palantir 官方 TSLint 规则。实际还有多种,可能会用到的有以下:

我们在项目的规则配置过程中,一般采用上述规则包其中一种或者若干种同时配置,那如何配置呢?请看下文。
三、如何进行 TSLint 规则配置与检查
首先,在工程 package.json 文件中配置 TSLint 包:

在根目录中的 tslint.json 文件中可以根据需要配置已有规则,例如:

其中 extends 数组内放置继承的 TSLint 规则包,上图包括了 airbnb 配置的规则包、tslint-react 的规则包,而 rules 用于配置规则的开关。
TSLint 规则目前只有 true 和 false 的选项,这导致了结果要么正常,要么报错 ERROR,而不会出现 WARNING 等警告。
有些时候,虽然配置某些规则开启,但是某个文件内可能会关闭某些甚至全部规则检查,这时候可以通过规则注释来配置,如:
/* tslint:disable */

上述注释表示本文件自此注释所在行开始,以下的所有区域关闭 TSLint 规则检查。
/* tslint:enable */

上述注释表示本文件自此注释所在行开始,以下的所有区域开启 TSLint 规则检查。
/* tslint:disable:rule1 rule2 rule3… */

上述注释表示本文件自此注释所在行开始,以下的所有区域关闭规则 rule1 rule2 rule3… 的检查。
/* tslint:enable:rule1 rule2 rule3… */

上述注释表示本文件自此注释所在行开始,以下的所有区域开启规则 rule1 rule2 rule3… 的检查。
// tslint:disable-next-line

上述注释表示此注释所在行的下一行关闭 TSLint 规则检查。
someCode(); // tslint:disable-line

上述注释表示此注释所在行关闭 TSLint 规则检查。
// tslint:disable-next-line:rule1 rule2 rule3…

上述注释表示此注释所在行的下一行关闭规则 rule1 rule2 rule3… 的检查检查。
以上配置信息,这里具体参考了 https://palantir.github.io/tslint/usage/rule-flags/。
3.1 本地检查
在完成工程配置后,需要下载所需要依赖包,要在工程所在根目录使用 npm install 命令完成下载依赖包。
IDE 环境提示
在完成下载依赖包后,IDE 环境可以根据对应配置文件进行提示,可以实时地提示出存在问题代码的错误信息,以 VSCode 为例:

本地命令检查
VSCode 目前还有继续完善的空间,如果部分文件未在窗口打开的情况下,可能存在其中错误未提示出的情况,这时候,我们可以通过本地命令进行全工程的检查,在 React Native 工程的根目录下,通过以下命令行执行:
tslint –project tsconfig.json –config tslint.json

(此命令如果不正确运行,可在之前加入./node_modules/.bin/)即为:
./node_modules/.bin/tslint –project tsconfig.json –config tslint.json

从而会提示出类似以下错误的信息:
src/Components/test.ts[1, 7]: Class name must be in pascal case
3.2 在线 CI 检查
本地进行代码检查的过程也会存在被人遗忘的可能性,通过技术的保障,可以避免人为遗忘,作为代码提交的标准流程,通过 CI 检查后再合并代码,可以有效避免代码错误的问题。CI 系统可以为理解为一个云端的环境,环境配置与本地一致,在这种情况下,可以生成与本地一致的报告,在美团内部可以使用基于 Jenkins 的 Castle CI 系统,生成结果与本地结果一致:

3.3 其他方式
代码检查不止局限上述阶段,在代码 commit、pull request、打包等阶段均可触发。

代码 commit 阶段,通过 Hook 方式可以触发代码检查,可以有效地将在线 CI 检查阶段强制提前,基本保证了在线 CI 检查的完全正确性。
代码 pull request 阶段,通过在线 CI 检查可以触发代码检查,可以有效保证合入分支尤其是主分支的正确性。
代码打包阶段,通过在线 CI 检查可以触发代码检查,可以有效保证打包代码的正确性。

四、自定义编写 TSLint 规则
4.1 为什么要自定义 TSLint 规则
当前的 TSLint 规则虽然涵盖了比较普遍问题的一些代码检查,但是实践中还是存在一些问题的:

团队中的个性化需求难以满足。例如,saga 中的异步函数需要在最外层加 try-catch,且 catch 块中需要加异常上报,这个明显在官方的 TSLint 规则无法实现,为此需要自定义的开发。
官方规则的开启与配置不符合当前团队情况。

基于以上原因其他团队也有自定义 TSLint 的先例,例如上文提到的 tslint-microsoft-contrib、tslint-eslint-rules 等。
4.2 自定义规则步骤
那自定义 TSLint 大概需要什么步骤呢,首先规则文件根据规范进行按部就班的编写规则信息,然后根据代码检查逻辑对语法树进行分析并编写逻辑代码,这也是自定义规则的核心部分了,最后就是自定义规则的使用了。

自定义规则的示例直接参考官方的规则是最直接的,我们能这里参考一个比较简单的规则 ”class-name”。
“class-name” 规则上文已经提到,它的意思是对类命名进行规范,当团队中类相关的命名不规范,会导致项目代码风格不统一甚至其他出现的问题,而 ”class-name” 规则可以有效解决这个问题。我们可以看下具体的源码文件:https://github.com/palantir/tslint/blob/master/src/rules/classNameRule.ts。
然后将分步对此自定义规则进行讲解。

第一步,文件命名

规则命名必须是符合以下 2 个规则:

驼峰命名。
以 ’Rule’ 为后缀。

第二步,类命名
规则的类名是 Rule,并且要继承 Lint.Rules.AbstractRule 这个类型,当然也可能有继承 TypedRule 这个类的时候,但是我们通过阅读源码发现,其实它也是继承自 Lint.Rules.AbstractRule 这个类。

第三步,填写 metadata 信息
metadata 包含了配置参数,定义了规则的信息以及配置规则的定义。

ruleName 是规则名,使用烤串命名法,一般是将类名转为烤串命名格式。
description 一个简短的规则说明。
descriptionDetails 详细的规则说明。
rationale 理论基础。
options 配置参数形式,如果没有可以配置为 null。
optionExamples 参数范例,如没有参数无需配置。
typescriptOnly true/false 是否只适用于 TypeScript。
hasFix true/false 是否带有修复方式。
requiresTypeInfo 是否需要类型信息。
optionsDescrition options 的介绍。
type 规则的类型。

规则类型有四种,分别为:”functionality”、”maintainability”、”style”、”typescript”。

functionality:针对于语句问题以及功能问题。
maintainability:主要以代码简洁、可读、可维护为目标的规则。
style:以维护代码风格基本统一的规则。
typescript:针对于 TypeScript 进行提示。

第四步,定义错误提示信息

这个主要是在检查出问题的时候进行提示的文字,并不局限于使用一个静态变量的形式,但是大部分官方规则都是这么编写,这里对此进行介绍,防止引起歧义。
第五步,实现 apply 方法
apply 主要是进行静态检查的核心方法,通过返回 applyWithFunction 方法或者返回 applyWithWalker 来进行代码检查,其实 applyWithFunction 方法与 applyWithWalker 方法的主要区别在于 applyWithWalker 可以通过 IWalker 实现一个自定义的 IWaker 类,区别如下:

其中实现 IWaker 的抽象类 AbstractWalker 里面也继承了 WalkContext,

而这个 WalkContext 就是上面提到的 applyWithFunction 的内部实现类。

第六步,语法树解析
无论是 applyWithFunction 方法还是 applyWithWalker 方法中的 IWaker 实现都传入了 sourceFile 这个参数,这个相当于文件的根节点,然后通过 ts.forEachChild 方法遍历整个语法树节点。
这里有两个查看 AST 语法树的工具:
AST Explorer:
https://astexplorer.net/ 对应源码:https://github.com/fkling/astexplorer
TypeScript AST Viewer:
https://ts-ast-viewer.com/ 对应源码:https://github.com/dsherret/ts-ast-viewer
AST Explorer
优点:
在 AST Explorer 可以高亮显示所选中代码对应的 AST 语法树信息。
缺点:
不能选择对应版本的解析器,导致显示的语法树代码版本固定。

语法树显示的信息相对较少。

TypeScript AST Viewer
优点:
解析器对应版本可以动态选择:

语法树显示的信息不仅显示对应的数字代码,还可为对应的实际信息:

每个版本对应对 kind 信息数值可能会变动,但是对应的枚举名字是固定的,如下图:

从而这个工具可以避免频繁根据其数值查找对应信息。
缺点:不能高亮显示代码对应的 AST 语法树区域,定位效率较低。
综上,通过同时使用上述两个工具定位分析,可以有效地提高分析效率。
第七步,检查规则代码编写
通过 ts.forEachChild 方法对于语法树所有的节点进行遍历,在遍历的方法里可以实现自己的逻辑,其中节点的类为 ts.Node:

其中 kind 为当前节点的类型,当然 Node 是所有节点的基类,它的实现还包括 Statement、Expression、Declaration 等,回到开头这个 ”class-name” 规则,我们的所有声明类主要是 class 与 interface 关键字,分别对应 ClassExpression、ClassDeclaration、InterfaceDeclaration,我们可以通过上步提到的 AST 语法树工具,在语法树中看到其为一一对应的。

在规则代码中主要通过 isClassLikeDeclaration、isInterfaceDeclaration 这两个方法进行判断的。

其中 isClassLikeDeclaration、isInterfaceDeclaration 对应的方法我们可以在 node.js 文件中找到:

判断是对应的类型时,调用 addFailureAtNode 方法把错误信息和节点传入,当然还可以调用 addFailureAt、addFailure 方法。

最终这个规则编写结束了,有一点再次强调下,因为每个版本所对应的类型代码可能不相同,当判断 kind 的时候,一定不要直接使用各个类型对应的数字。
第八步,规则配置使用
完成规则代码后,是 ts 后缀的文件,而 ts 规则文件实际还是要用 js 文件,这时候我们需要用命令将 ts 转化为 js 文件:
tsc ./src/*.ts –outDir dist

将 ts 规则生成到 dist 文件夹(这个文件夹命名用户自定),然后在 tslint.json 文件中配置生成的规则文件即可。

之后在项目的根目录里面,使用以下命令既可进行检查:
tslint –project tsconfig.json –config tslint.json

同时为了未来新增规则以及规则配置的更好的操作性,建议可以封装到自己的规则包,以便与规则的管理与传播。
总结
TSLint 的优点:

速度快。相对于动态代码检查,检查速度较快,现有项目无论是在本地检查,还是在 CI 检查,对于由十余个页面组成的 React Native 工程,可以在 1 到 2 分钟内完成;
灵活。通过配置规则,可以有效地避免常见代码错误与潜在的 Bug;
易扩展。通过编写配置自定义规则,可以及时准确快速查找出代码中特定风险点。

TSLint 缺点:

规则的结果只有对与错两种等级结果,没有警告等级的的提示结果;
无法直接报告规则报错数量,只能依赖其他手段统计;
TSLint 规则针对于当前单一文件可以有效地通过语法树进行分析判定,但对于引用到的其他文件中的变量、类、方法等,则难以通过 AST 语法树进行判定。

使用结果及分析
在美团,有十余个页面的单个工程首次接入 TSLint 后,检查出的问题有近百条。但是由于开启的规则不同,配置规则包的差异,检查后的数量可能为几十条到几千条甚至更多。现在已开发十余条自定义规则,在单个工程内,处理优化了数百处可能存在问题的代码。最终 TSLint 接入了相关 React Native 开发团队,成为了代码提交阶段的必要步骤。
通过团队内部的验证,文章开头遇到的问题得到了有效地缓解,目标基本达到预期。TSLint 在 React Native 开发过程中既保证了代码风格的统一,又保证了 React Native 开发人员的开发质量,避免了许多低级错误,有效地节省了问题排查和人员沟通的成本。
同时利用自定义规则,能够将一些兼容性问题在内的个性化问题进行总结与预防,提高了开发效率,不用花费大量时间查找问题代码,又避免了在一个问题上跌倒多次的情况出现。对于不同经验的开发者而言,不仅可以进行友好的提示,也可以帮助快速地定位问题,将一个人遇到的经验教训,用极低的成本扩散到其他团队之中,将开发状态从“亡羊补牢”进化到“防患未然”。
作者简介
家正,美团点评 Android 高级工程师。2017 年加入美团点评,负责美团大交通的业务开发。

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