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Confidential
© 2023 Leverages Co., Ltd.
Step by Stepで学ぶ、ADT(代数的データ
型)、モナドからEffect-TSまで
2024/5/11 テクノロジー戦略室 室長
竹下 義晃
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レバレジーズ株式会社
竹下 義晃
テクノロジー戦略室室長
一般社団法人TSKaigi Association 代表理事、一般社団法人 Japan Scala Association理事
2009年に東京大学大学院農学生命科学科を修了
芸者東京 株式会社で、アプリen、バックエンドen、フロントen、アプリマーケターを経て
2020年にレバレジーズに入社
フルスタックの技術力を背景に、レバレジーズ社の技術の向上とエンジニア組織文化の構築に取り組む。また、
ScalaMatsuriやTSKaigiの運営にも関わり、技術コミュニティを盛り上げる活動も行っている。
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関数型と聞いて
どんな印象がありますか？
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関数型ってこんなもんなのか
● すでに身近に使っている
○ Arrayのfilter, map, flatMap, reduce
● 関数型の概念も、根底にはなんらかの課題があり、それを
解決している
● 私はJava,C# => Scalaで関数型に入門しました
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目次
1. このセッションでの説明範囲
2. 今日のサンプルコード
3. 代数的データ型: リッチな型表現
4. Either: 成功/失敗を型で表現
5. TaskEither: 非同期処理も巻き込む
6. Effect-TS: すべてを一つに
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このセッションでの説明範囲
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説明すること
● ADT(代数的データ型), Either(Result型), TaskEither, Effect-tsを、型の表
現力に焦点を当ててStep by Stepで説明していきます
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説明しないこと
● 関数型言語や、モナドの理論的な話
● Effect-tsのCollection MonadやIO Monadなどの側面
● 各ライブラリ(fp-tsやEffect-TS)の詳しい使い方
● コードや設計自体の良し悪し
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今日のサンプルコード
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ユーザー登録
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e-mailとpasswordで、ユーザー登録を行い、完了メールを送る
// 入力値のチェック
function validateInput( param: { email: string, password: string}):
boolean
// DBにレコードを保存
function save(param: {email: string, password: string}):
{ id: string}
// 登録完了メールの送信
function sendRegisteredEmail(email: string): void
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普通のコード
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function createUser( param: {email: string, password: string}): {id:
string} {
if( !validateInput(param)) {
throw new Error("バリデーションエラー ")
}
let result: { id: string } = { id: "" };
try {
result = save( param );
} catch {
throw new Error("すでに登録済みのemailです。")
}
sendRegisteredEmail(param.email);
return result
}
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普通のコード
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function createUser( param: {email: string, password: string}): {id:
string} {
if( !validateInput(param)) {
throw new Error("バリデーションエラー ")
}
let result: { id: string } = { id: "" };
try {
result = save( param );
} catch {
throw new Error("すでに登録済みのemailです。")
}
sendRegisteredEmail(param.email);
return result
}
戻り値がboolの場合、true/falseどちらが成功パ
ターンになるか人依存
どんなエラーが投げられるかよくわからない
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問題点
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● ソースコードを読まないと関数の挙動がわからな
い
○ 成功時はUserIDが帰って来そうだが、エラー
時は？
● ifとかtryとか入り乱れる
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代数的データ型
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代数的データ型(ADT)とは
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● 直積型と、直和型を組み合わせて表現される型
直積
type User = {name : string, age: number}
= nameとageの直積型
直和
type SNS = “Google” | “Facebook” | “X”
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ADTの導入
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function validateInput(param: {
email: string;
password: string;
}):
| "Success"
| { type: "InvalidEmail" ; message: string }
| { type: "InvalidPassword" ; message: string }
function save(param: {
email: string;
password: string;
}):
| { id: string }
| { type: "DuplicateEmail" ; message: string }
function sendRegisteredEmail(email: string): void {}
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ADTの導入
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function validateInput(param: {
email: string;
password: string;
}):
| "Success"
| { type: "InvalidEmail" ; message: string }
| { type: "InvalidPassword" ; message: string }
function save(param: {
email: string;
password: string;
}):
| { id: string }
| { type: "DuplicateEmail" ; message: string }
function sendRegisteredEmail(email: string): void {}
どんなエラーが返ってくるかまで、表現できるよう
になった
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ADTの導入
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function createUser(param: { email: string; password: string }):
| { id: string }
| { type: "ValidationError"; field: string; message: string }
| { type: "AlreadyRegistered"; message: string } {
const validationResult = validateInput(param);
if (validationResult !== "Success") {
return {
type: "ValidationError",
field: validationResult.type === "InvalidEmail" ? "email" : "password",
message: validationResult.message,
};
}
const saveResult = save(param);
if (saveResult.type === "AlreadyRegistered") {
return {
type: "AlreadyRegistered",
message: saveResult.message,
};
}
sendRegisteredEmail(param.email);
return saveResult;
}
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ADTの導入
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function createUser(param: { email: string; password: string }):
| { id: string }
| { type: "ValidationError"; field: string; message: string }
| { type: "AlreadyRegistered"; message: string } {
const validationResult = validateInput(param);
if (validationResult !== "Success") {
return {
type: "ValidationError",
field: validationResult.type === "InvalidEmail" ? "email" : "password",
message: validationResult.message,
};
}
const saveResult = save(param);
if (saveResult.type === "AlreadyRegistered") {
return {
type: "AlreadyRegistered",
message: saveResult.message,
};
}
sendRegisteredEmail(param.email);
return saveResult;
}
別々のフィールドをもたせられるようにもなってい
る
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改善点と問題点
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改善点
● 型定義を見るだけでなんとメソッドの挙動がわか
る
○ = 宣言的になった
問題点
● 依然としてif文多い
○ 結果のチェックミスによるバグが発生する
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Either
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Eitherとは
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● Eitherの型定義を持つMonad
○ Right=正しいので、成功の型を表す
● Resultや、Resultと同じ
使われ方
成功したか、失敗したかを型で表現できるようにしたもの
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Eitherの導入
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import { Either, left, right } from "fp-ts/lib/Either" ;
function validateInput(param: {
email: string;
password: string;
}): Either<
| { type: "InvalidEmail" ; message: string }
| { type: "InvalidPassword" ; message: string },
void
>
function save(param: {
email: string;
password: string;
}): Either<{ type: "AlreadyRegistered" ; message: string }, { id:
string }>
function sendRegisteredEmail(email: string): void
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Eitherの導入
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function createUser(param: { email: string; password: string }): Either<
| { type: "ValidationError"; field: string; message: string }
| { type: "AlreadyRegistered"; message: string },
{ id: string }
> {
const validationResult = validateInput(param);
if (isLeft(validationResult)) {
return left({
type: "ValidationError",
field: validationResult.left.type === "InvalidEmail" ? "email" : "password",
message: validationResult.left.message,
});
}
const saveResult = save(param);
if (isLeft(saveResult)) {
return left({
type: "AlreadyRegistered",
message: saveResult.left.message,
});
}
sendRegisteredEmail(param.email);
return saveResult;
}
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Eitherの導入
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function createUser(param: { email: string; password: string }): Either<
| { type: "ValidationError"; field: string; message: string }
| { type: "AlreadyRegistered"; message: string },
{ id: string }
> {
const validationResult = validateInput(param);
if (isLeft(validationResult)) {
return left({
type: "ValidationError",
field: validationResult.left.type === "InvalidEmail" ? "email" : "password",
message: validationResult.left.message,
});
}
const saveResult = save(param);
if (isLeft(saveResult)) {
return left({
type: "AlreadyRegistered",
message: saveResult.left.message,
});
}
sendRegisteredEmail(param.email);
return saveResult;
}
成功/失敗はisRight/isLeftで判定すれば良い
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改善点と問題点
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改善点
● 型で成功失敗までわかるようになった
● 条件判定も画一化した
問題点
● 依然としてif文多い
● むしろ冗長になっている
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pipeの導入
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import { Either, left, right, flatMap, tap, mapLeft } from "fp-ts/lib/Either";
import { pipe } from "fp-ts/function";
function createUser(param: { email: string; password: string }) {
const convertValidationError = (error: {
type: "InvalidEmail" | "InvalidPassword";
message: string;
}) => (...)
const convertSaveError = (error: { message: string }) => (...)
return pipe(
pipe(
validateInput(param),
mapLeft(convertValidationError)),
flatMap(() => pipe(
save(param),
mapLeft(convertSaveError) )),
tap(() => sendRegisteredEmail(param.email))
);
}
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pipeの導入(型の確認)
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type CreateUserValidationError =
{ type: "ValidationError"; field: string; message: string }
type ValidateInputError =
| { type: "InvalidEmail"; message: string }
| { type: "InvalidPassword"; message: string }
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pipeの導入
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import { Either, left, right, flatMap, tap, mapLeft } from "fp-ts/lib/Either";
import { pipe } from "fp-ts/function";
function createUser(param: { email: string; password: string }) {
const convertValidationError = (error: {
type: "InvalidEmail" | "InvalidPassword";
message: string;
}) => (...)
const convertSaveError = (error: { message: string }) => (...)
return pipe(
pipe(
validateInput(param),
mapLeft(convertValidationError)),
flatMap(() => pipe(
save(param),
mapLeft(convertSaveError) )),
tap(() => sendRegisteredEmail(param.email))
);
}
エラー型を戻り値の型に変換する処理として分離
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改善点と問題点
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改善点
● if文がなくなった
○ データフローとして表現できるように
● 処理を分割して、組み合わせやすくなった
問題点
● pipeの書き方/読み方に慣れる必要ある
○ 型パズルの一端
● あれ？Promiseは？
○ saveとか普通Promiseだよね？
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TaskEither
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Promise>だと？
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async function add(a: number, b: number): Promise> {
return right(a + b);
}
async function div(a: number, b: number): Promise> {
return right(a / b);
}
async function main() {
pipe(
await add(1, 2),
// Compile Error!
// Type 'Promise>' is not assignable
// to type 'Either'
// flatMapが非同期関数を受け取れない
flatMap(async (result) => await div(result, 0))
)
}
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TaskとTaskEither
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● Taskは、”処理”を型で表現したMonad
○ 実態は() => Promise
○ Taskは作るだけではまだ実行されていない
○ 作ってrunしたタイミングで初めて処理が実行
される
● TaskEitherはTaskとEitherをMonad
Transformerで合成した、新しいMonad
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TaskEitherの導入
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import { TaskEither, left, right } from "fp-ts/lib/TaskEither" ;
function validateInput(param: {
email: string;
password: string;
}): TaskEither<
| { type: "InvalidEmail" ; message: string }
| { type: "InvalidPassword" ; message: string },
void
>
function save(param: {
email: string;
password: string;
}): TaskEither<{ type: "AlreadyRegistered" ; message: string }, { id:
string }>
async function sendRegisteredEmail(email: string): Task {}
EitherがTaskEitherに置き換わっただけ
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TaskEitherの導入
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import { ..., fromTask } from "fp-ts/lib/TaskEither";
import { Either } from "fp-ts/lib/Either";
import { pipe } from "fp-ts/function";
function createUser(param: { email: string; password: string }):
Promise> {
...
const program = pipe(
pipe(
validateInput(param),
mapLeft(convertValidationError)),
flatMap(() => pipe(
save(param),
mapLeft(convertSaveError))),
tap(() => fromTask(sendRegisteredEmail(param.email)))
);
return program();
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TaskEitherの導入
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import { ..., fromTask } from "fp-ts/lib/TaskEither";
import { Either } from "fp-ts/lib/Either";
import { pipe } from "fp-ts/function";
function createUser(param: { email: string; password: string }):
Promise> {
...
const program = pipe(
pipe(
validateInput(param),
mapLeft(convertValidationError)),
flatMap(() => pipe(
save(param),
mapLeft(convertSaveError))),
tap(() => fromTask(sendRegisteredEmail(param.email)))
);
return program();
Task => TaskEitherへの変換が発生
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改善点と問題点
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改善点
● PromiseもMonadに巻き込めた
問題点
● 型パズル感UP
○ TaskをTaskEitherへ変換が必要
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Effect-TSの導入
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● Effect Monadを中心としたライブラリ
○ 今回はTaskEitherの範囲での紹介
○ Effect自体にはもっと豊富な機能があります
● ScalaのZIOをTypeScriptにポートしてきたライブラリ
Effect-TS
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● Effect の型を持つ
● Requirementsは今回触れませんが、副作用の分離にも
使えます
Effect
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Effectの導入
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import { Effect } from "effect";
function validateInput(param: {
email: string;
password: string;
}): Effect.Effect<
void,
| { type: "InvalidEmail"; message: string }
| { type: "InvalidPassword"; message: string }
>
function save(param: {
email: string;
password: string;
}): Effect.Effect<
{ id: string },
{ type: "AlreadyRegistered"; message: string }
>
function sendRegisteredEmail(email: string): Effect.Effect
TaskEitherがEffectに置き換わっただけ
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Effectの導入
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import { Effect, pipe} from "effect";
function createUser(param: { email: string; password: string }): Promise<{
id: string;
}> {
...
const program = pipe(
pipe(
validateInput(param),
Effect.mapError(convertValidationError)),
Effect.flatMap(() => pipe(
save(param),
Effect.mapError(convertSaveError))),
Effect.tap(() => sendRegisteredEmail(param.email))
);
return Effect.runPromise(program);
}
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Effect generatorスタイル
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import { Effect, pipe} from "effect";
function createUser(param: { email: string; password: string }): Promise<{
id: string;
}> {
...
const program = Effect.gen(function* (_) {
const validationResult = yield* _(
pipe(validateInput(param), Effect.mapError(convertValidationError))
);
const saveResult = yield* _(
pipe(save(param), Effect.mapError(convertSaveError))
);
yield* _(sendRegisteredEmail(param.email));
return saveResult;
});
return Effect.runPromise(program);
}
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まとめ
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1. ADTで型の表現力上げたい
2. 成功/失敗などまで型で表現してバグを減らしたい
3. Promiseも含めて一緒くたに扱いたい
4. そうだ、Effect-TS使おう
流れ
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● 今回は、Step by Stepのためfp-tsを使ってモナド周りを説
明しました
● 実践ではEffect-TSだけで機能は実現できます
Effect-TSだけ使えばOK
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● バグが減る
○ ロジックまで型で表現できて、コンパイラがチェックして
くれる
● 拡張性、メンテナンス性UP
○ 処理をより小さく分割し易い
○ データフローの定義になり、より宣言的なコードになる
効能
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是非、Effect-TSを使って
より良いサービスを作ってください
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