【TypeScript 学习】TypeScript 枚举类型发散：基于位运算的权限管理 CRUD 操作

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[TypeScript 枚举类型发散：基于位运算的权限管理 CRUD 操作](#TypeScript 枚举类型发散：基于位运算的权限管理 CRUD 操作)
- [1 问题由来](#1 问题由来)
- [2 具体实现](#2 具体实现)
- - [2.1 新增权限](#2.1 新增权限)
  - [2.2 删除权限](#2.2 删除权限)
  - [2.3 查询权限（即判定存在与否）](#2.3 查询权限（即判定存在与否）)
  - [2.4 修改权限](#2.4 修改权限)
  - [2.5 完整测试](#2.5 完整测试)
- [3 小结](#3 小结)

TypeScript 枚举类型发散：基于位运算的权限管理 CRUD 操作

1 问题由来

TypeScript 枚举类型常用于约束一组固定的选项（如星期、月份）、表示几种可选的状态（如用户角色、订单状态）、或者替换一些难写的取值（如常用颜色的十六进制值等）。在这些应用场景中，有一类场景在开发后台管理系统时尤为常见------用户权限管理。假设有三种权限：可读（Readable）、可写（Writable）、可执行（Executable），则可以用 TypeScript 枚举类型表示为：

ts 复制代码

enum Permission = {
    Readable   = 0b001,   // i.e. 2^0 = 1
    Writable   = 0b010,   // i.e. 2^1 = 2
    Executable = 0b100,   // i.e. 2^2 = 4 
}

于是可以类比 Lunix 中的权限管理，结合位运算实现权限的基本操作（增、删、改、查，即 CRUD）。

2 具体实现

准备工作就是上面定义好的 TS 枚举类型 Permission

2.1 新增权限

新增可通过 位或（|） 运算实现：

ts 复制代码

/**
 * Add a permission to the permission set
 * 
 * @param perms original permission set
 * @param permToAdd permission to add
 * @returns the new permission set
 */
function addPermission(perms: Permission, permToAdd: Permission): Permission {
  return perms | permToAdd;
}

相当于求并集。

2.2 删除权限

既然有新增，自然就有删除。通常有两种写法：

位与（&） + 位非（~） ：p = p1 & ~p2；
位异或（^） ：p = p1 ^ p2。

我觉得第二个更简洁，于是实现为：

ts 复制代码

/**
 * Delete a permission from the permission set
 * 
 * @param perms original permission set
 * @param permToDel permission to delete
 * @returns the new permission set
 */
function delPermission(perms: Permission, permToDel: Permission): Permission {
  return perms ^ permToDel;
}

2.3 查询权限（即判定存在与否）

所谓查询，就是判断当前权限集合 perms 是否包含某个权限（或权限组合）permTarget。这可以通过位与运算实现：

ts 复制代码

/**
 * Check if the permission set has the target permission
 * 
 * @param perms original permission set
 * @param permTarget target permission to check
 * @returns true if the permission set has the target permission; otherwise false
 */
function hasPermission(perms: Permission, permTarget: Permission): boolean {
  return (perms & permTarget) === permTarget;
}

2.4 修改权限

实际工作中，权限的修改无非是将原来的权限组合 重新替换成 前端传来的新组合。这里为了练习位运算，稍微做了一下调整：令目标函数接收三个参数：当前权限、待删权限、待增权限。也就是说，把权限的修改看成是删除和添加的组合操作，先删后加。

v1.0 版实现如下：

ts 复制代码

function updatePermission(perms: Permission, permToDel: Permission, permToAdd: Permission): Permission {
  return (perms ^ permToDel) | permToAdd;
}

实践 DRY 原则（Don't Repeat Yourself），复用前面的两个方法 delPermission 和 addPermission，变成 v2.0 版实现：

ts 复制代码

function updatePermission(perms: Permission, permToDel: Permission, permToAdd: Permission): Permission {
  return addPermission(delPermission(perms, permToDel), permToAdd)
}

结果一测就出问题了：

ts 复制代码

let perms = addPermission(Permission.Readable, Permission.Executable);  // 101
const pDel = addPermission(Permission.Readable, Permission.Writable);  // 011
const pAdd = Permission.Executable;  // 100
perms = updatePermission(perms, pDel, pAdd);
console.assert(perms === 0b100, `updatePermission failed: \n  Expected '0b100', but got '0b${perms.toString(2)}' instead.`);

/* => 
Assertion failed: updatePermission failed:
  Expected '0b100', but got '0b110' instead.
*/

原因说来也简单：删除的时候需要先判定一下，不然本来没有的权限，也可能因为位异或操作而被意外引入。于是有了第 3 版实现：

ts 复制代码

function updatePermission(perms: Permission, permToDel: Permission, permToAdd: Permission): Permission {
  // return addPermission(delPermission(perms, permToDel), permToAdd);
  const permDelReal = perms & permToDel;
  if(hasPermission(perms, permDelReal)) {
    const permPreAdd = delPermission(perms, permDelReal);
    return addPermission(permPreAdd, permToAdd);
  } else {
    return addPermission(perms, permToAdd);
  }
}

注意到第 11 行，单独的位与运算其实是类似求交集的效果（同真为真，其余为假），并且与查询逻辑的部分代码重复了。这说明位与运算也是一个原子操作，应该单独提出来：

ts 复制代码

/**
 * Get the shared permission between two permission sets
 * 
 * @param perm1 the 1st permission set
 * @param perm2 the 2nd permission set
 * @returns the shared permission
 */
function sharedPermission(perm1: Permission, perm2: Permission): Permission {
  return perm1 & perm2;
}

于是再次重构 updatePermission 函数，有了第 4 版实现：

ts 复制代码

/**
 * Update the permission set by adding and deleting permissions
 * 
 * @param perms original permission set
 * @param permToDel permission to delete
 * @param permToAdd permission to add
 * @returns the new permission set
 */
function updatePermission(perms: Permission, permToDel: Permission, permToAdd: Permission): number {
  const permDelReal = sharedPermission(perms, permToDel);
  if(hasPermission(perms, permDelReal)) {
    const permPreAdd = delPermission(perms, permDelReal);
    return addPermission(permPreAdd, permToAdd);
  } else {
    return addPermission(perms, permToAdd);
  }
}

大功告成。

2.5 完整测试

搞定了 CRUD 操作，最后再完整测试一遍：

ts 复制代码

// Test cases
let perms = addPermission(Permission.Readable, Permission.Writable);
console.log('perms:', perms.toString(2));  // 011

// Test permission deletion
perms = delPermission(perms, Permission.Writable);
console.log('permsAfterDel:', perms.toString(2));  // 001

// Test permission addition
perms = addPermission(perms, Permission.Executable);
console.log('permsAfterAdd:', perms.toString(2));  // 101

// Test shared permission
console.log('has readable:', hasPermission(perms, Permission.Readable));  // true
console.log('has writable:', hasPermission(perms, Permission.Writable));  // false
console.log('has executable:', hasPermission(perms, Permission.Executable));  // true

// Test permission update
console.log('Before update, perms =', perms.toString(2));               // 101 (i.e. 5)

const pDel = addPermission(Permission.Readable, Permission.Writable);  // 011
const pAdd = addPermission(Permission.Executable, Permission.Executable);  // 100
console.log('perms to delete =', pDel.toString(2));  // 011 (i.e. 3)
console.log('perms to add =', pAdd.toString(2));  // 110 (i.e. 6)

perms = updatePermission(perms, pDel, pAdd);
console.assert(perms === 0b100, `updatePermission failed: \nExpected '0b100', but got '0b${perms.toString(2)}'`);

console.log('After update perms =', perms.toString(2));  // 110

实测结果如下：

3 小结

TypeScript 的枚举类型非常适合做权限管理；
借助 TypeScript 枚举类型（enum）和基本的位运算（|、&、^、<<、~ 等），可轻松实现权限的 CRUD 操作（修改操作勉强也算轻松吧）；
代码重构过程中，应该将通用的、原子级的操作抽出来，以便复用；
逻辑或流程设计得再完备，都不可忽视测试环节；信任不能代替监督；
也可以将权限修改的部分逻辑并入删除方法中（随个人喜好或特定需求）；
分离出所有原子操作后，就可以在此基础上组合出更多类似修改这样的接口方法（函数式编程的基础）；

定义枚举值阶段，还可以使用左移运算符 <<，方便赋值：

ts 复制代码

enum Permission {
  Readable   = 1 << 0, // 0b001,  // i.e. 2^0 = 1
  Writable   = 1 << 1, // 0b010,  // i.e. 2^1 = 2
  Executable = 1 << 2, // 0b100,  // i.e. 2^2 = 4
}
// or refactor into a initialization function
/**
 * Initialize a permission value with left-shift operation
 * @param order the order of the permission
 * @returns the permission value
 */
function initPermission(order: number = 0): number | never {
  if (order < 0) throw new Error("Order must be a non-negative integer");
  if (order > 10) throw new Error("Order must be no greater than 10");
  return 1 << order;
}
enum PermissionNew {
  Readable   = initPermission(),  // 0b001,  // i.e. 2^0 = 1
  Writable   = initPermission(1), // 0b010,  // i.e. 2^1 = 2
  Executable = initPermission(2), // 0b100,  // i.e. 2^2 = 4
}

完整代码已上传 Gitee，欢迎交流。