[Day 11] 實作 Ktor i18n 機制

2021 iThome 鐵人賽

DAY 11

Modern Web

基於 Kotlin Ktor 建構支援模組化開發的 Web 框架系列第 11 篇

13th鐵人賽 kotlin ktor i18n

林俊宏

團隊Kotlin 愛台灣 2021

2021-09-16 13:55:05

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以微框架來說，i18n 不是必備的功能，但如果是想要開發面向一般大眾的服務，在這個國際化的時代，i18n 就是不可缺少的功能。一般來說，Web 框架會有一個預設名稱的多國語系檔案，例如 Spring Boot 透過 MessageSource 讀取預設檔名為 message_${locale}.properties 的檔案，如果不存在某個語言的語系檔，那就會自動 fallback 到預設語系檔。至於 Play Framework 則需要先設定系統支援的語言有那些 play.i18n.langs = [ "en", "en-US", "fr" ]，透過 MessageApi 讀取預設檔名為 conf/messages.${languageTag} 的檔案。

Ktor 本身並沒有實作 i18n，所以我又要自立自強了 Orz... 我是參考 Play Framework 的設計進行實作，不過我沒有完整移植，我省略一些我不需要的東西，然後再根據我的想法做調整，總之接下來看我是如何實作 i18n 機制。

在設定檔指定系統支援的語言

首先，我們先在 application.conf 設定系統支援的語言 app.infra.i18n.langs = ["zh-TW", "en"]
然後使用 Config4k 轉換 i18n 設定值為 I18nConfig 物件，最後再轉換為 AvailableLangs 物件並註冊至 Koin DI，這樣子其它地方就可以透過 Koin DI 拿到 AvailableLangs，取得系統支援語言清單

data class I18nConfig(val langs: List<String>? = null) : ValidateableConfig {

    override fun validate() {
        if (langs != null) {
            require(langs.isNotEmpty()) { "i18n langs should not be empty" }
            langs.forEach { tag ->
                LocaleUtils.isAvailableLocale(
                    try {
                        Locale.Builder().setLanguageTag(tag).build()
                    } catch (e: IllformedLocaleException) {
                        throw InternalServerException(InfraResponseCode.SERVER_CONFIG_ERROR, "invalid i18n lang: $tag")
                    }
                )
            }
        }
    }

    fun availableLangs(): AvailableLangs? = langs?.let { AvailableLangs(it.map { tag -> Lang(tag) }) }
}

class AvailableLangs(val langs: List<Lang>) {

    fun first(): Lang = langs.first()
}

fun Application.koinBaseModule(appConfig: MyApplicationConfig): Module {

    val availableLangs = appConfig.infra.i18n?.availableLangs() ?: AvailableLangs(listOf(Lang.SystemDefault))

    return module(createdAtStart = true) {
        single { availableLangs }
    }
}

多國語言訊息檔支援 HOCON 及 Java Properties 2 種格式

語系檔格式 Java ResourceBundle 是使用 Properties，但如果屬性階層多且複雜的話，我喜歡使用 HOCON 格式比較簡潔。因為要支援2種格式，所以我們先來定義 interface，Messages 負責讀取語系檔裡的屬性值，MessagesProvider 則是負責載入語系檔，還有根據指定的候選語系回傳最吻合語系的 Messages 物件

interface Messages {

    val lang: Lang

    fun get(key: String, args: Map<String, Any>? = null): String?

    fun isDefined(key: String): Boolean
}

interface MessagesProvider<T : Messages> {

    val messages: Map<Lang, T>

    val langs: List<Lang>
        get() = messages.keys.toList()

    operator fun get(lang: Lang) = messages[lang]

    private fun preferredWithFallback(candidates: List<Lang>): T {
        val availables = messages.keys
        val lang = candidates.firstOrNull { candidate -> availables.firstOrNull { it.satisfies(candidate) } != null }
            ?: availables.first()
        return messages[lang]!!
    }

    fun preferred(candidates: List<Lang>? = null): T = preferredWithFallback(candidates ?: langs)

    fun preferred(lang: Lang? = null): T = preferred(lang?.let { listOf(it) })
}

Properties 格式的內部實作，我採用 Github 上面的 properlty 套件取代傳統的 Java ResourceBundle，properlty 的特色是

Recursive placeholders resolution
Only 30Kb and no external dependencies
Java and Kotlin versions

此外，我習慣在替換參數值的時候，是依據變數名稱而非位置，所以我使用 org.apache.commons.text.StringSubstitutor 而非 MessageFormat 來替換參數值

class PropertiesMessagesImpl(override val lang: Lang, private val properties: Properlty) : Messages {

    override fun get(key: String, args: Map<String, Any>?): String? = properties[key]?.let {
        (args?.let { StringSubstitutor(args) } ?: StringSubstitutor()).replace(it)
    }

    override fun isDefined(key: String): Boolean = properties[key] != null
}

class HoconMessagesImpl(override val lang: Lang, var config: Config) : Messages {

    override fun get(key: String, args: Map<String, Any>?): String? = config.tryGetString(key)?.let {
        (args?.let { StringSubstitutor(args) } ?: StringSubstitutor()).replace(it)
    }

    override fun isDefined(key: String): Boolean = config.hasPath(key)

    fun withFallback(another: HoconMessagesImpl) {
        config = config.withFallback(another.config)
    }
}

下面是對應的 MessagesProvider 實作

class PropertiesMessagesProvider(availableLangs: AvailableLangs, basePackagePath: String, filePrefix: String) :
    MessagesProvider<PropertiesMessagesImpl> {

    override val messages: Map<Lang, PropertiesMessagesImpl> = availableLangs.langs.associateWith {
        PropertiesMessagesImpl(
            it, Properlty.builder().add("classpath:$basePackagePath/$filePrefix$it.properties")
                .ignoreUnresolvablePlaceholders(true)
                .build()
        )
    }
}

class HoconMessagesProvider(availableLangs: AvailableLangs, basePackagePath: String, filePrefix: String, allowUnresolved: Boolean = false) :
    MessagesProvider<HoconMessagesImpl> {

    override val messages: Map<Lang, HoconMessagesImpl> = availableLangs.langs.associateWith {
        HoconMessagesImpl(
            it, ConfigFactory.load(
                "$basePackagePath/$filePrefix$it.conf",
                ConfigParseOptions.defaults().apply { allowMissing = false },
                ConfigResolveOptions.defaults().setAllowUnresolved(allowUnresolved)
            )
        )
    }
}

支援多專案的 i18n 訊息通知實作範例

不同於 Web 框架都有預設的語系檔，我的開發習慣是一律依功能切分語系檔，每個功能只讀取自己專屬的語系檔，避免有太多不相關的訊息混淆，造成檔案龐大不易管理。以訊息通知功能為例，我實作 Messages 與 MessagesProvider 的子類別 I18nNotificationMessages 及 I18nNotificationMessagesProvider

class I18nNotificationMessages(private val messages: Messages) : Messages {

    fun getEmailSubject(
        type: NotificationType,
        args: Map<String, String>? = null
    ): String = getMessage(type, NotificationChannel.Email, "subject", args)

    fun getPushTitle(
        type: NotificationType,
        args: Map<String, String>? = null
    ): String = getMessage(type, NotificationChannel.Push, "title", args)

    fun getPushBody(
        type: NotificationType,
        args: Map<String, String>? = null
    ): String = getMessage(type, NotificationChannel.Push, "body", args)

    fun getSMSBody(
        type: NotificationType,
        args: Map<String, String>? = null
    ): String = getMessage(type, NotificationChannel.SMS, "body", args)

    private fun getMessage(
        type: NotificationType, channel: NotificationChannel, part: String, args: Map<String, String>? = null
    ): String = get("${type.id}.$channel.$part", args)

    override val lang: Lang = messages.lang

    override fun get(key: String, args: Map<String, Any>?): String = messages.get(key, args)
        ?: throw InternalServerException(InfraResponseCode.DEV_ERROR, "notification i18n message key $key is not found")

    override fun isDefined(key: String): Boolean = messages.isDefined(key)
}

class I18nNotificationMessagesProvider(messagesProvider: MessagesProvider<*>) : MessagesProvider<I18nNotificationMessages> {

    override val messages: Map<Lang, I18nNotificationMessages> = messagesProvider.messages
        .mapValues { I18nNotificationMessages(it.value) }
}

因為架構上要支援多專案模組化開發，所以每個子專案擁有自己的訊息通知語系檔，所以在 ops 及 club 這2個子專案都會有 notification_zh-TW.prperties 語系檔，然後在語系檔定義每個 NotificationType 的某個 NotificationChannel 的某個屬性值的訊息文字，例如 ops 子專案的 dataReport NotificationType 的 Email NotificationChannel 的信件主旨

ops_dataReport.Email.subject=[維運] 資料查詢報表: ${dataType} ${queryTime}

因為多了一個子專案維度，所以我實作 I18nNotificationProjectMessages 儲存各個子專案的 MessagesProvider

class I18nNotificationProjectMessages {

    private val providers: MutableMap<String, I18nNotificationMessagesProvider> = mutableMapOf()

    fun addProvider(projectId: String, provider: I18nNotificationMessagesProvider) {
        providers[projectId] = provider
    }

    fun getMessages(notificationType: NotificationType, lang: Lang): I18nNotificationMessages =
        providers[notificationType.projectId]!!.preferred(lang)
}

然後先在 Notification Ktor Plugin 建立 I18nNotificationProjectMessages 物件並註冊至 Koin DI

override fun install(pipeline: Application, configure: Configuration.() -> Unit): NotificationFeature {
    pipeline.koin {modules(module(createdAtStart = true) {
        val i18nNotificationProjectMessagesProviders = I18nNotificationProjectMessages()
        single { i18nNotificationProjectMessagesProviders }
    }))}
}

後續子專案在初始化時，要把自己的 I18nNotificationMessagesProvider 註冊到 I18nNotificationProjectMessages 裡面

fun Application.opsMain() {
    val availableLangs = get<AvailableLangs>()
    val i18nNotificationProjectMessages = get<I18nNotificationProjectMessages>()
    i18nNotificationProjectMessages.addProvider(
        OpsConst.projectId,
        I18nNotificationMessagesProvider(
            PropertiesMessagesProvider(
                availableLangs,
                "i18n/notification/${OpsConst.projectId}",
                "notification_"
            )
        )
    )
}

以訊息通知功能來說，我是把使用者的語言偏好儲存在資料庫裡面，寄送通知時再從資料庫取出即可。至於 API 回應結果的訊息文字，則需要根據使用者 HTTP Request 的語言偏好進行回應，明天我再說明如何實作 API 回應碼及 i18n 訊息