如何在 Haskell 中编写错误类型？

Question

在大型 Haskell 应用程序中，跨多个函数层聚合和处理类型错误是否存在一致的最佳实践？

从介绍性文本和Haskell Wiki 来看，我认为纯函数应该是完全的——也就是说，将错误作为它们共同域的一部分进行评估。运行时异常无法完全避免，但应仅限于 IO 和异步计算。

如何在纯同步函数中构建错误处理？标准建议是使用 Either 作为返回类型，然后为函数可能导致的错误定义代数数据类型 (ADT)。例如：

data OrderError
    = NoLineItems
    | DeliveryInPast
    | DeliveryMethodUnavailable

mkOrder :: OrderDate -> Customer -> [lineIntem] -> DeliveryInfo -> Either OrderError Order

但是，一旦我尝试将多个产生错误的函数组合在一起，每个函数都有自己的错误类型，我该如何组合错误类型？我想将所有错误汇总到应用程序的 UI 层，在那里错误被解释，可能映射到特定于语言环境的错误消息，然后以统一的方式呈现给用户。当然，这个错误呈现应该不会干扰到应用的域环中的功能，应该是纯业务逻辑。

我不想定义一个 uber-type - 一个包含应用程序中所有可能错误的大型 ADT；因为这意味着 (a) 所有域级代码都需要依赖于这种类型，这会破坏所有模块化，并且 (b) 这将创建对于任何给定函数来说都太大的错误类型。

或者，我可以在每个组合函数中定义一个新的错误类型，然后将单个错误映射到组合的错误类型：比如 funA 带有错误 ADT ErrorA，funB 带有 ErrorB .如果funC，错误类型为ErrorC，同时应用funA 和funB，funC 需要将来自ErrorA 和ErrorB 的所有错误案例映射到所有属于@987654339 的新案例@。这似乎是很多样板。

第三种选择可能是funC 包装来自funA 和funB 的错误：

data ErrorC
    = SomeErrorOfFunC
    | ErrorsFromFunB ErrorB
    | ErrorsFromFunA ErrorA

通过这种方式，映射变得更容易，但 UI 环中的错误处理需要了解应用程序内环中函数的确切嵌套。如果我重构域环，我确实需要在 UI 中触摸错误展开功能。

我确实找到了类似的question，但使用Control.Monad.Exception 的答案似乎暗示了运行时异常而不是错误返回类型。该问题的详细处理方法似乎是由 Matt Parson 撰写的this one。然而，该解决方案涉及几个 GHC 扩展、类型级编程和镜头，对于像我这样的新手来说，这需要消化很多东西，他们只是想使用 Haskell 编写一个具有适当“按书本”错误处理的体面的应用程序表现力类型系统。

我听说 PureScript 的可扩展记录可以更轻松地组合错误枚举。但是在 Haskell 中呢？有直接的最佳实践吗？如果是这样，我在哪里可以找到有关如何操作的文档或教程？

Answer 1

对于您的可聚合Error 类型，我建议您查找validation: A data-type like Either but with an accumulating Applicative。

这个库就是一个模块，只包含几个定义。包中的Validation 类型本质上是（虽然不是字面意思）：

type Validation e a = Either (NonEmpty e) a

值得指出的是，错误的累积是使用应用组合子实现的，即liftA2、liftA3和zip。您不能在 monad 理解中累积错误，也就是 do 表示法：

user :: Int -> Validation DomainError User
userId :: User -> Int
post :: Int -> Validation DomainError Post

userAndPost = do 
  u <- user 1
  p <- post . userId $ u
  return $ (u,p)

另一方面，应用版本可能会产生两个错误：

userAndPostA2 = liftA2 (,) (user 1) (post 1)    

上面的 userAndPost 函数的 monad 版本永远不会因为找不到 user 和 post 而产生两个错误。它总是一个或另一个。应用程序虽然在理论上被认为不如 monad 强大，但在某些实践中具有独特的优势。应用程序相对于 monad 的另一个优势是并发性。再一次看上面的例子，我们可以很容易地推断出为什么理解中的 monad 不能永远同时执行（注意帖子的获取如何依赖于获取的用户的用户 id，从而决定执行一个动作取决于另一个动作的结果）。

至于您在选择为所有域级别错误定义单个脱节联合类型DomainError 时担心破坏代码模块化，我敢说没有更好的方法来建模它，前提是所述域-特定的错误类型仅由领域层中的函数构造和传递。一旦说 HTTP 层从域层调用函数，它就需要将域层的错误转换为它自己的错误，例如通过类似于以下的映射函数：

eDomainToHTTP :: DomainError -> HTTPError
eDomainToHTTP InvalidCredentials = Forbidden403
eDomainToHTTP UserNotFound = NotFound404
eDomainToHTTP PostNotFound = NotFound404

使用一个这样的函数，您可以轻松地将任何input -> Validation DomainError output 转换为input -> Validation HTTPError output，从而在您的代码库中保持封装性和模块化。