Algebra Data Types，代数数据类型，是一个函数式编程中非常有趣的概念，从 java 角度来看，ADT 可以认为是一种模式，它看着就像带上数据的枚举类型，似乎平平无奇，但使用代数数据类型能让我们更好地进行类型建模，表达更多的东西并避免运行时异常（典型如空指针）。

问题在哪里？

考虑这样的一个（简化的）场景，我们要去实现一个 TODO APP，其中每条 TODO 称为 Task，Task 有如下性质：

1. Task 有四种状态：已完成，未完成

2. Task 有两种种类：某日的 Task，某日期区间的 Task（即该 Task 在某日期区间内都持续进行，比如进行三天的旅行，摸鱼一个星期……）

于是，设计出数据库表后，我们编写了这样的实体（Java 语言描述）：

Java 开发时一般来说就是这么干的（枚举可能换成数据字典项啥的以节约空间，方便序列化），但这里有一个严重问题：

一些字段和其它字段是相互关联的，并且这种关联性并未在类型定义上体现出来，比如对于 startDate 和 endDate，其显然在 type 为 DURATION 的时候才有意义即非 null；对于 taskDate，其只在 type 为 DAY 时有意义；对于 doneDate，其只在 status 为 DONE 时有意义……这种关联性必须通过文档，注释等手段去表达。

而且，要获取这些相关联的数据时，必须要先对 type 和 status 进行判断才能保证正确，但若程序员因不熟悉业务等情况忘记进行判断会如何？bug 可能就要出现了，而编译器并管不了这个。

Java 中的 ADT

解决方案呢？我们可以让 Task 成为一个富血对象，严格限制访问域，在 getter，setter 中去实现约束，比如下面实现一个 startDate 的 getter：

这能强迫使用者去关心相关的约束，但仍旧显得很繁琐，遗憾的是在 Java 添加 sealed 关键字和模式匹配之前，将 ADT 应用在业务代码上确实没有多少合适的解决方案。

一个可能的解决方案是什么呢？我们可以把和 Task 的状态相关的字段和这个状态绑在一起，比如对于 TaskStatus 这个状态，我们可以为每个情况定义相应 Class：

“带上数据的枚举类型”！在实际操作时，对 status 就必须使用 instanceof 去判断它的类型了，判断后进行类型强转即可获取其值。

但这里仍旧有一个问题：强转是向下转型，仍旧需要使用者去确定强转的类型，且 IDE 不一定补全正确的类型，因此有一定心智负担，且仍旧可能出错。

一个简单的优化方案是在 TaskStatus 中添加相应方法去获取数据：

在 Kotlin，Scala，Typescript 语言中去实现的 ADT 实际上在很大程度上和这种方法（模式）是一致的，但是搭配上这些语言的模式匹配功能（以及 sealed, case 等关键字），用起来就会顺滑无比，从而真正在工程实践中有应用价值。

Typescript 中的 ADT

在 Typescript 中去实现 ADT 轻而易举，因为它本身就包含所谓的或（积 Product）类型 (|运算符），比如上面的 TaskStatus 可以直接这么表达：

Typescript 足够聪明，用户只需要对 _tag 进行判断，它就能够知晓该数据的类型究竟是 TaskDone 还是 TaskNotDone，因此我们可以用 switch 去做简单的模式匹配（并且输入 case 的时候也能得到补全！）。

React 的 Reducer 的 Action 类型也可以看作 ADT，这时它的 type 属性就代表它的类型：

但在这里有一个问题——这样操作的话没法往 ADT 上面添加方法了，这对面向对象语言还是非常难受的，但仍旧可以解决，如下面的代码实现 Typescript 版的 Maybe：

这就舒服了。

tips: Haskell 的 ADT 类型定义类似data Maybe a = Nothing | Just a，其中 Maybe 称为类型构造器，Nothing 和 Just 对应值构造器，Maybe 对应这里的 Optional 类型，Nothing 和 Just 对应两个同名函数

参考资料

《Algebraic Data Types in TypeScript》，https://www.susanpotter.net/software/algebraic-data-types-in-typescript/