Découverte de Gleam, un langage type-safe sur la BEAM!

Publié le samedi 1 juin 2024

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De Erlang, à Elixir et maintenant GLEAM?!

Si tu me connais déjà, tu vas me dire “Mais Chris, ENCORE un nouveau langage ?“. Le truc c’est que, c’est la seule manière que j’ai trouvé pour garder de l’intérêt dans cette industrie. Pour moi, un nouveau language indique, une nouvelle manière de réfléchir, puis de conçevoir. J’essaie de garder l’esprit ouvert, et de récupérer les meilleures choses de cette expérience. Dans ce post je vais te parler de Gleam, comment je suis tombé dessus, et pourquoi je trouve ce langage HYPER intéréssant.

Étoile rose qui représente le logo de Gleam, suivi du texte 'Gleam'

Comment je suis tombé sur Gleam?

Gleam est passé officiellement en V1 le 4 Mars 2024. Mais, étant un mec construit d’une manière différente, je l’ai découvert aux alentours de Novembre 2023, quand je commençais à sérieusement me questionner quant à Elixir.

Le truc, qui m’a toujours freiné dans mon apprentissage d’Elixir, c’est le typage dynamique. Je suis un fan du typage statique, qui selon moi, donne de très nombreux avantages comme:

Bref, tu l’auras compris, je suis un mec qui aime les types.

Donc, en recherchant sur Google “Static typing elixir”, je suis tombé sur Gleam et… j’ai passé mon chemin…

POURQUOI ?

Par discipline. J’ai regardé l’adoption, les usages courants, le versionning (le bail était en v0.x), et je n’ai pas été convaincu. Je me suis dis que le délire était super early, limite expérimental. C’est resté dans ma tête, dans la catégorie des choses potentiellement cools, mais pas prioritaires…

Schéma qui représente le classement des choses sur lesquelles j'aimerais garder un oeil, et Gleam est catégorisé non pas comme urgent mais comme potentiellement intéréssant.

Ce que Gleam propose

Ok donc, fast forward, Gleam passe en V1 en Mars 2024. Je lis le changelog, je télécharge le SDK par curiosité et… purée j’aime bien ce que je vois. J’ai le regret (idiot) où je me dis que j’aurais du check ce truc beaucoup plus tôt, mais comme tout, mieux vaut tard que jamais.

Je vais te passer en revue les features qui ont retenues mon attention, en parlant de ce que j’aime et ce que j’aime moins!

Les types et les structures

C’est de toute beauté, genre:

type Vehicle {
  Car(make: String, brand: String)
  Skateboard(brand: String)
  Spaceship(year: Int)
}

Ce que tu vois ici, c’est un custom type (ou alors Record) de Gleam. Vehicle est le nom du type, Car, Skateboard et Spaceship sont des constructeurs disponibles pour ce type. Pour t’aider, tu peux voir Vehicle comme une énumération, dont les membres peuvent avoir leur propre set de propriétés. En pratique, ça s’utilise comme ça:

let my_car = Car("Honda", "Civic")

et ça donne des usages assez stylés, comme ce petit pattern matching:

fn get_driving_requirements(vehicle: Vehicle) -> String {
  case vehicle {
    Car(make, brand) ->
      "To drive the car "
      <> make
      <> " "
      <> brand
      <> ", your need a driver licence."
    Skateboard(brand) -> "Anybody can ride a " <> brand <> " skateboard!"
    Spaceship(_) -> "You need to be a NASA astronaut for that!"
  }
}

Analysons un peu la fonction précédente:

  1. get_driving_requirements prend en paramètre un seul argument de type Vehicle et retourne un String. Le compiler (et le LSP) de Gleam feront en sorte que ces conditions soient respectées. Le type de retour est optionnel, dans le sens où, si tu ne le mets pas, Gleam saura quand même ce que tu retournes.
  2. Dans le corps de la fonction, on voit la structure case, connue sous le nom de pattern maching. Cette structure de contrôle va te permettre de tester TOUTES les possibilités de valeur pour vehicle avec un niveau assez fou de précision. Il est possible par exemple de matcher sur des valeur de propriété super précise. Dans cet exemple, on prend en compte tous les cas possibles de type de véhicule à savoir Car, Spaceship, et Skateboard. Le compilateur va faire en sorte que tous les cas soient pris en compte, sinon, tu auras un message d’erreur (safety first!).

Super expressif, concis et plutot élégant (100% subjectif).

Le tooling…

…est incroyable. Genre, vraiment incroyable. J’ai passé tellement de temps dans Javascript et son écosystème cursed, que j’ai oublié ce que les autres langages font en dehors de JS. La seule chose que tu dois installer est la commande gleam. Je l’ai fait via asdf, mais tu peux te débrouiller avec n’importe quel autre package manager. Tu te demandes sûrement ce que fait cette commande non? Regarde ça:

❯ gleam
gleam 1.2.0-rc1

Usage: gleam <COMMAND>

Commands:
  add      Add new project dependencies
  build    Build the project
  check    Type check the project
  clean    Clean build artifacts
  deps     Work with dependency packages
  docs     Render HTML documentation
  export   Export something useful from the Gleam project
  fix      Rewrite deprecated Gleam code
  format   Format source code
  help     Print this message or the help of the given subcommand(s)
  hex      Work with the Hex package manager
  lsp      Run the language server, to be used by editors
  new      Create a new project
  publish  Publish the project to the Hex package manager
  remove   Remove project dependencies
  run      Run the project
  shell    Start an Erlang shell
  test     Run the project tests
  update   Update dependency packages to their latest versions

Options:
  -h, --help     Print help
  -V, --version  Print version

Tout ce dont tu as besoin pour commençer avec Gleam est déjà fourni! Pas de prises de tête, pas de décisions à prendre! Et c’est ça qu’on veut, pour un langage moderne. Rien de plus chiant que d’entrer dans un écosystème et de devoir, dès les premiers instants, comprendre les différences entre les 46 formatters ou packages managers (coucou Node) différents.

Autre point assez cool: chaque version du langage vient avec son tooling embarqué. Tu n’as pas à deal avec d’éventuelles incompabilités entre les différents outils pour travailler.

Tiens, une petite démo en reprenant l’example précédent.

import gleam/io

/// This is some type related to type Vehicle
type Vehicle {
  /// Car type used for... a car I guess...
  Car(make: String, brand: String)
  Skateboard(brand: String)
  Spaceship(year: Int)
}

fn get_driving_requirements(vehicle: Vehicle) -> String {
  case vehicle {
    Car(make, brand) ->
      "To drive the car "
      <> make
      <> " "
      <> brand
      <> ", your need a driver licence."
    Spaceship(_) -> "You need to be a NASA astronaut for that!"
    Skateboard(brand) -> "Anybody can ride a " <> brand <> " skateboard!"
  }
}

pub fn main() {
  get_driving_requirements(Car(make: "Hyundai", brand: "Kona"))
  io.println("Hello from gl_playground!")
}

Si je passe ma souris (hover action) sur la variable vehicle dans le corps de ma fonction, je vois:

Screenshot qui montre que lorsqu'on passe la souris sur la variable vehicle, l'editeur de code est capable de montrer la documentation et le type relatif à la variable, grâce au LSP.

Le LSP est totalement capable d’aller récuperer le type et la documentation associée à la variable. Un autre exemple, lorsque je repasse ma souris sur le constructeur Car:

Screenshot qui montre que lorsqu'on passe la souris sur le construteur Car, le LSP est capable d'aller récuperer le nom du custom type ainsi que la documentation liée au constructeur

Dans cette situation, le LSP te montre le nom du custom type parent, ainsi que la documentation associée au constructeur lui-même.

Dernier exemple, lorsque je passe la souris sur la variable brand, pour le bloc qui correspond au constructeur Skateboard dans la structure du pattern matching:

Screenshot qui montre que lorsqu'on passe la souris sur la variable brand du constructeur Skateboard, le LSP arrive bien a faire le lien avec le type String que l'on a déclaré dans le type

Le LSP ici arrive à faire le lien avec la première propriété déclarée pour le construteur Skateboard dans la déclaration de type tout en haut.

Ce genre d’attention particulière à l’outillage, qui doit nornmalement t’aider à produire du code de qualité, est inestimable pour le confort de développement mais aussi pour l’adoption. Un peu de backseatting ne peut pas faire de mal, surtout au début.

Implémentation d’OTP

Qui dit Gleam dit BEAM, qui dit BEAM dit Erlang, et qui dit Erlang dit OTP. Je ne vais pas rentrer très deep dans les détails de ce que représente OTP mais voilà ma tentative (médiocre) de vulgarisation du concept.

OTP (Open Telecom Platform), c’est une architecture logicielle (et une philosophie également) qui permet a des programmes informatiques concurrentiels une très haute tolérance à la panne. Le principe réside en la division d’un programme en plusieurs unités d’éxecution appelés processus qui communiquent entre eux par messages. Ces processus peuvent planter à n’importe quel moment, donc OTP préconise également la mise en place de superviseurs dont le rôle sera de redémarrer les processus tombés au combat. Erlang / Elixir et Gleam fournissent les abstractions nécéssaires pour construire selon ces principes en utilisant la puissance de la BEAM (Erlang Virtual Machine), qui elle permet d’avoir plusieurs milliers (millions) de processus actifs

Meme big brain avec comme légende 'Moi qui explique OTP'

Je me suis surpassé sur ce coup là, tu devrais avoir une idée de ce qu’est OTP. Bah Gleam a aussi ses primitives qui aident à développer sur OTP via son package associé. Celle que j’ai le plus utilisé jusqu’ici est l’implémentation des actors (check le modèle d’acteurs, c’est GÉ-NI-AL). Regarde l’exemple suivant, une petite task assez simple qui démontre comment le système fonctionne.

import gleam/io
import gleam/int
import gleam/erlang/process.{type Subject}
import gleam/otp/actor

type AsyncTaskMessage {
  Increment(reply_to: Subject(Int))
  Decrement(reply_to: Subject(Int))
}

fn handle_async_task(message: AsyncTaskMessage, state: Int) {
  case message {
    Increment(client) -> {
      let new_value = state + 1
      process.send(client, new_value)
      actor.continue(new_value)
    }
    Decrement(client) -> {
      let new_value = state - 1
      process.send(client, new_value)
      actor.continue(new_value)
    }
  }
}

fn start_async_task(state: Int) {
  actor.start(state, handle_async_task)
}

fn main() {
  let assert Ok(actor) = start_async_task(0)
  let response = actor.call(actor, fn(subject) { Increment(subject) }, 10_000)
  io.println("New value: " <> int.to_string(response))
}

Pour un acteur Gleam, t’as besoin de plusieurs choses:

  1. un custom type qui représente les différents messages que ton acteur peut traiter, AsyncTaskMessage dans cet exemple,
  2. une fonction qui prend un message et un état (pouvant être n’importe quoi) et qui retourne un soit un nouvel état, soit un élement qui indique que la tâche est terminée si besoin, handle_async_task ici,
  3. une fonction qui démarre un nouvel acteur, start_async_task ici.

Avec tout ça, tu te retrouves avec un nouveau process, stateful, à qui tu peux envoyer des messages pour qu’il fasse ses trucs, dans son coin. C’est une démo super nulle comparée à tout ce que OTP permet, mais elle a l’avantage d’être typée à la sauce Gleam! Je ne peux pas envoyer n’importe quel message à mon acteur et ceci dès l’IDE! Pas juste au runtime!

Un truc moins cool, tourne autour du fait que OTP n’est pas complètement porté pour le moment. Des fonctionnalités comme les Registry manquent à l’appel…

Lustre, un framework web très prometteur

OUI JE SAIS ENCORE un web framework. Après je comprends, nouveau langage, ce sont des choses que certain(e)s attendent from the get go. Le truc c’est que Lustre est assez “mature” dans le contexte de Gleam, le framework est là depuis un moment.

Je ne l’ai pas encore testé (et, ça fera l’objet d’un prochain article), mais on parle d’une technologie qui se veut:

Je te laisse regarder la documentation pour voir si c’est quelque chose qui peut te parler ou non.

Interopérabilité avec le Javascript

Logo de Gleam avec un petit montage qui fait apparaître le logo JS

Je viens de te dire que Gleam a un framework qui fonctionne aussi coté front. Donc si tu fais gaffe, tu t’attendais à un truc du genre: Gleam TRANSPILE en Javascript! Je trouve cette stratégie assez intéréssante. Tout plein de développeurs et développeuses Javascript / Typescript sont à la recherche d’un type system plus simple, plus robuste. Gleam a les outils pour fit dans cet espace, de la même manière que le font ReasonML et ReScript.

Reprenons le code suivant:

import gleam/io

type Vehicle {
  Car(make: String, brand: String)
  Skateboard(brand: String)
  Spaceship(year: Int)
}

fn get_driving_requirements(vehicle: Vehicle) -> String {
  case vehicle {
    Car(make, brand) ->
      "To drive the car "
      <> make
      <> " "
      <> brand
      <> ", your need a driver licence."
    Spaceship(_) -> "You need to be a NASA astronaut for that!"
    Skateboard(brand) -> "Anybody can ride a " <> brand <> " skateboard!"
  }
}

pub fn main() {
  Car(make: "Hyundai", brand: "Kona")
  |> get_driving_requirements()
  |> io.println()
}

Il est assez bon pour ce que l’on va faire, parce qu’on a des types, du pattern matching, du pipe, enfin du Gleam quoi. Ci-dessous, le output Javascript que tu peux obtenir après un gleam build --target javascript:

import * as $io from "../gleam_stdlib/gleam/io.mjs";
import { CustomType as $CustomType } from "./gleam.mjs";

class Car extends $CustomType {
  constructor(make, brand) {
    super();
    this.make = make;
    this.brand = brand;
  }
}

class Skateboard extends $CustomType {
  constructor(brand) {
    super();
    this.brand = brand;
  }
}

class Spaceship extends $CustomType {
  constructor(year) {
    super();
    this.year = year;
  }
}

function get_driving_requirements(vehicle) {
  if (vehicle instanceof Car) {
    let make = vehicle.make;
    let brand = vehicle.brand;
    return (
      "To drive the car " + make + " " + brand + ", your need a driver licence."
    );
  } else if (vehicle instanceof Spaceship) {
    return "You need to be a NASA astronaut for that!";
  } else {
    let brand = vehicle.brand;
    return "Anybody can ride a " + brand + " skateboard!";
  }
}

export function main() {
  let _pipe = new Car("Hyundai", "Kona");
  let _pipe$1 = get_driving_requirements(_pipe);
  return $io.println(_pipe$1);
}

Le Javascript obtenu est super compréhensible. Tu peux le lire, le debug, et comprendre la manière dont le compiler Gleam va transformer ton code pour en faire du JS. Tu peux noter deux imports:

  1. $io, qui est une librarie qui va matcher l’import de la std lib gleam/io
  2. CustomType, qui est une classe importée depuis un fichier prelude.mjs, contenant pleins de choses essentielles au bon fonctionnement d’un programme Gleam dans un contexte JS

La suite avec Gleam

On a parlé rapidement de tout ce qui me semble intéréssant sur Gleam. Je continue doucement ma découverte du language sur Codecrafter (lien sponsorisé) en recodant une implémentation de Redis! Attrape-moi sur Twitter ou sur Twitch si jamais tu souhaites en parler!