[2023.09.18]: Rust中类型转换在错误处理中的应用解析
随着项目的进展，关于Rust的故事又翻开了新的一页，今天来到了服务器端的开发场景，发现错误处理中的错误类型转换有必要分享一下。
Rust抽象出来了Result<T,E>，T是返回值的类型，E是错误类型。只要函数的返回值的类型被定义为Resut<T,E>，那么作为开发人员就有责任来处理调用这个函数可能发生的错误。通过Result<T,E>，Rust其实给开发人员指明了一条错误处理的道路，使代码更加健壮。
场景
- 服务器端处理api请求的框架：Rocket
- 服务器端处理数据持久化的框架：tokio_postgres
在api请求的框架中，我把返回类型定义成了Result<T, rocket::response::status::Custom\<String>>，即错误类型是rocket::response::status::Custom\<String>。
在tokio_postgres中，直接使用tokio_postgres::error::Error。
即如果要处理错误，就必须将tokio_postgres::error::Error转换成rocket::response::status::Custom\<String>。那么我们从下面的原理开始，逐一领略Rust的错误处理方式，通过对比找到最合适的方式吧。
原理
对错误的处理，Rust有3种可选的方式
- 使用match
- 使用if let
- 使用map_err
下面我结合场景，逐一演示各种方式是如何处理错误的。
下面的代码中涉及到2个模块（文件）。/src/routes/notes.rs是路由层，负责将api请求导向合适的service。/src/services/note_books.rs是service层，负责业务逻辑和数据持久化的处理。这里的逻辑也很简单，就是route层调用service层，将数据写入到数据库中。
使用match
src/routes/notes.rs
#[post("/api/notes", format = "application/json", data = "<note>")]
pub async fn post_notes(note: Json<Note>) -> Result<(), rocket::response::status::Custom<String>> {insert_or_update_note(¬e.into_inner()).await
}
/src/services/note_book.rs
pub async fn insert_or_update_note(note: &Note,
) -> Result<(), rocket::response::status::Custom<String>> {let (client, connection) = match connect("host=localhost dbname=notes_db user=postgres port=5432",NoTls,).await{Ok(res) => res,Err(err) => {return Err(rocket::response::status::Custom(rocket::http::Status::ExpectationFailed,format!("{}", err),));}};...match client.execute("insert into notes (id, title, content) values($1, $2, $3);",&[&get_system_seconds(), ¬e.title, ¬e.content],).await{Ok(res) => Ok(()),Err(err) => Err(rocket::response::status::Custom(rocket::http::Status::ExpectationFailed,format!("{}", err),)),}
}通过上面的代码我们可以读出一下内容：
- 在service层定义了route层相同的错误类型
- 在service层将持久层的错误转换成了route层的错误类型
- 使用match的代码量还是比较大
使用if let
/src/services/note_book.rs
pub async fn insert_or_update_note(note: &Note,
) -> Result<(), rocket::response::status::Custom<String>> {if let Ok((client, connection)) = connect("host=localhost dbname=notes_db user=postgres port=5432",NoTls,).await{...if let Ok(res) = client.execute("insert into notes (id, title, content) values($1, $2, $3);",&[&get_system_seconds(), ¬e.title, ¬e.content],).await{Ok(())} else {Err(rocket::response::status::Custom(rocket::http::Status::ExpectationFailed,format!("{}", "unknown error"),))}} else {Err(rocket::response::status::Custom(rocket::http::Status::ExpectationFailed,format!("{}", "unknown error"),))}
}
src/routes/notes.rs
#[post("/api/notes", format = "application/json", data = "<note>")]
pub async fn post_notes(note: Json<Note>) -> Result<(), rocket::response::status::Custom<String>> {insert_or_update_note(¬e.into_inner()).await
}
使用了if let ...，代码更加的别扭，并且在else分支中，拿不到具体的错误信息。
其实，不难看出，我们的目标是将api的请求，经过route层和service层，将数据写入到数据中。但这其中的错误处理代码的干扰就特别大，甚至要有逻辑嵌套现象。这种代码的已经离初衷比较远了，是否有更加简洁的方式，使代码能够最大限度的还原逻辑本身，把错误处理的噪音降到最低呢？
答案肯定是有的。那就是map_err
map_err
map_err是Result上的一个方法，专门用于错误的转换。下面的代码经过了map_err的改写，看上去是不是清爽了不少啊。
/src/services/note_book.rs
pub async fn insert_or_update_note(note: &Note,
) -> Result<(), rocket::response::status::Custom<String>> {let (client, connection) = connect("host=localhost dbname=notes_db user=postgres port=5432",NoTls,).await.map_err(|err| {rocket::response::status::Custom(rocket::http::Status::ExpectationFailed,format!("{}", err),)})?;...let _ = client.execute("insert into notes (id, title, content) values($1, $2, $3);",&[&get_system_seconds(), ¬e.title, ¬e.content],).await.map_err(|err| {rocket::response::status::Custom(rocket::http::Status::ExpectationFailed,format!("{}", err),)})?;Ok(())
}
src/routes/notes.rs
#[post("/api/notes", format = "application/json", data = "<note>")]
pub async fn post_notes(note: Json<Note>) -> Result<(), rocket::response::status::Custom<String>> {insert_or_update_note(¬e.into_inner()).await
}
经过map_err改写后的代码，代码的逻辑流程基本上还原了逻辑本身，但是map_err要额外占4行代码，且错误对象的初始化代码存在重复。在实际的工程项目中，service层的处理函数可能是成百上千，如果再乘以4，那多出来的代码量也不少啊，这会给后期的维护带来不小的压力。
那是否还有改进的空间呢？答案是Yes。
Rust为我们提供了From<T> trait，用于类型转换。它定义了从一种类型T到另一种类型Self的转换方法。我觉得这是Rust语言设计亮点之一。
但是，Rust有一个显示，即实现From<T> trait的结构，必须有一个在当前的crate中，也就是说我们不能直接通过From<T>来实现从tokio_postgres::error::Error到rocket::response::status::Custom<String>。也就是说下面的代码编译器会报错。
impl From<tokio_postgres::Error> for rocket::response::status::Custom<String> {}
报错如下：
32 | impl From<tokio_postgres::Error> for rocket::response::status::Custom<String> {}| ^^^^^---------------------------^^^^^----------------------------------------| | | || | | `rocket::response::status::Custom` is not defined in the current crate| | `tokio_postgres::Error` is not defined in the current crate| impl doesn't use only types from inside the current crate
因此，我们要定义一个类型MyError作为中间类型来转换一下。
/src/models.rs
pub struct MyError {pub message: String,
}
impl From<tokio_postgres::Error> for MyError {fn from(err: Error) -> Self {Self {message: format!("{}", err),}}
}
impl From<MyError> for rocket::response::status::Custom<String> {fn from(val: MyError) -> Self {status::Custom(Status::ExpectationFailed, val.message)}
}
/src/services/note_book.rs
pub async fn insert_or_update_note(note: &Note,
) -> Result<(), rocket::response::status::Custom<String>> {let (client, connection) = connect("host=localhost dbname=notes_db user=postgres port=5432",NoTls,).await.map_err(MyError::from)?;...let _ = client.execute("insert into notes (id, title, content) values($1, $2, $3);",&[&get_system_seconds(), ¬e.title, ¬e.content],).await.map_err(MyError::from)?;Ok(())
}
src/routes/notes.rs
#[post("/api/notes", format = "application/json", data = "<note>")]
pub async fn post_notes(note: Json<Note>) -> Result<(), rocket::response::status::Custom<String>> {insert_or_update_note(¬e.into_inner()).await
}
而MyError到rocket::response::status::Custom<String>之间的转换是隐式的，由编译器来完成。因此我们的错误类型的转换最终缩短为map_err(|err|MyError::from(err))，再简写为map_err(MyError::from)。
关于错误处理中的类型转换应用解析就到这里。通过分析这个过程，我们可以看到，在设计模块时，我们应该确定一种错误类型，就像tokio_postgres库一样，只暴露了tokio_postgress::error::Error一种错误类型。这种设计既方便我们在设计模块时处理错误转换，也方便其我们的模块在被调用时，其它代码进行错误处理。