TypeScript 泛型

2020-10-21 15:21 更新

TypeScript泛型介绍

软件工程中,我们不仅要创建一致的定义良好的API,同时也要考虑可重用性。 组件不仅能够支持当前的数据类型,同时也能支持未来的数据类型,这在创建大型系统时为你提供了十分灵活的功能。

在像C#和Java这样的语言中,可以使用泛型来创建可重用的组件,一个组件可以支持多种类型的数据。 这样用户就可以以自己的数据类型来使用组件。

泛型之Hello World

下面来创建第一个使用泛型的例子:identity函数。 这个函数会返回任何传入它的值。 你可以把这个函数当成是echo命令。

不用泛型的话,这个函数可能是下面这样:

function identity(arg: number): number {
    return arg;
}

或者,我们使用any类型来定义函数:

function identity(arg: any): any {
    return arg;
}

虽然使用any类型后这个函数已经能接收任何类型的arg参数,但是却丢失了一些信息:传入的类型与返回的类型应该是相同的。 如果我们传入一个数字,我们只知道任何类型的值都有可能被返回。

因此,我们需要一种方法使返回值的类型与传入参数的类型是相同的。 这里,我们使用了 类型变量,它是一种特殊的变量,只用于表示类型而不是值。

function identity<T>(arg: T): T {
    return arg;
}

我们给identity添加了类型变量T。 T帮助我们捕获用户传入的类型(比如:number),之后我们就可以使用这个类型。 之后我们再次使用了 T当做返回值类型。现在我们可以知道参数类型与返回值类型是相同的了。 这允许我们跟踪函数里使用的类型的信息。

我们把这个版本的identity函数叫做泛型,因为它可以适用于多个类型。 不同于使用 any,它不会丢失信息,像第一个例子那像保持准确性,传入数值类型并返回数值类型。

我们定义了泛型函数后,可以用两种方法使用。 第一种是,传入所有的参数,包含类型参数:

let output = identity<string>("myString");  // type of output will be 'string'

这里我们明确的指定了Tstring类型,并做为一个参数传给函数,使用了<>括起来而不是()

第二种方法更普遍。利用了类型推论 -- 即编译器会根据传入的参数自动地帮助我们确定T的类型:

let output = identity("myString");  // type of output will be 'string'

注意我们没必要使用尖括号(<>)来明确地传入类型;编译器可以查看myString的值,然后把T设置为它的类型。 类型推论帮助我们保持代码精简和高可读性。如果编译器不能够自动地推断出类型的话,只能像上面那样明确的传入T的类型,在一些复杂的情况下,这是可能出现的。

使用泛型变量

使用泛型创建像identity这样的泛型函数时,编译器要求你在函数体必须正确的使用这个通用的类型。 换句话说,你必须把这些参数当做是任意或所有类型。

看下之前identity例子:

function identity<T>(arg: T): T {
    return arg;
}

如果我们想同时打印出arg的长度。 我们很可能会这样做:

function loggingIdentity<T>(arg: T): T {
    console.log(arg.length);  // Error: T doesn't have .length
    return arg;
}

如果这么做,编译器会报错说我们使用了arg.length属性,但是没有地方指明arg具有这个属性。 记住,这些类型变量代表的是任意类型,所以使用这个函数的人可能传入的是个数字,而数字是没有 .length属性的。

现在假设我们想操作T类型的数组而不直接是T。由于我们操作的是数组,所以.length属性是应该存在的。 我们可以像创建其它数组一样创建这个数组:

function loggingIdentity<T>(arg: T[]): T[] {
    console.log(arg.length);  // Array has a .length, so no more error
    return arg;
}

你可以这样理解loggingIdentity的类型:泛型函数loggingIdentity,接收类型参数T,和函数arg,它是个元素类型是T的数组,并返回元素类型是T的数组。 如果我们传入数字数组,将返回一个数字数组,因为此时T的的类型为number。 这可以让我们把泛型变量T当做类型的一部分使用,而不是整个类型,增加了灵活性。

我们也可以这样实现上面的例子:

function loggingIdentity<T>(arg: Array<T>): Array<T> {
    console.log(arg.length);  // Array has a .length, so no more error
    return arg;
}

使用过其它语言的话,你可能对这种语法已经很熟悉了。 在下一节,会介绍如何创建自定义泛型像 Array<T>一样。

泛型接口

我们来到了泛型接口;让我们创建一个泛型接口来与 identities() 一起使用:

interface Identities<V, W> {
   id1: V,
   id2: W
}
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我在这里使用 V 和 W 作为类型变量来表示任何字母(或有效的字母和数字名称的组合)都是可以的——除了用于常规目的之外,它们的名称没有任何意义。

现在,我们可以将这个接口应用为 identities()的返回类型,并稍稍修改返回类型去迎合它。我们还可以 console.log 这些参数和它们的类型,以便进一步说明:

function identities<T, U> (arg1: T, arg2: U): Identities<T, U> {
   console.log(arg1 + ": " + typeof (arg1));
   console.log(arg2 + ": " + typeof (arg2));
   let identities: Identities<T, U> = {
    id1: arg1,
    id2: arg2
  };
  return identities;
}
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我们现在 identities() 所做的是将类型 T 和 U 传递到函数和 Identities 接口中,使我们能够定义与参数类型相关的返回类型。

注意:如果编译 TS 项目并查找泛型,则不会找到任何泛型。由于在 Javascript 中不支持泛型,所以在编译器生成的构建中不会看到泛型。泛型纯粹是用于编译时的开发安全网,它将确保代码的类型安全抽象。

泛型类

泛型类看上去与泛型接口差不多。 泛型类使用( <>)括起泛型类型,跟在类名后面。

class GenericNumber<T> {
    zeroValue: T;
    add: (x: T, y: T) => T;
}

let myGenericNumber = new GenericNumber<number>();
myGenericNumber.zeroValue = 0;
myGenericNumber.add = function(x, y) { return x + y; };

GenericNumber类的使用是十分直观的,并且你可能已经注意到了,没有什么去限制它只能使用number类型。 也可以使用字符串或其它更复杂的类型。

let stringNumeric = new GenericNumber<string>();
stringNumeric.zeroValue = "";
stringNumeric.add = function(x, y) { return x + y; };

alert(stringNumeric.add(stringNumeric.zeroValue, "test"));

与接口一样,直接把泛型类型放在类后面,可以帮助我们确认类的所有属性都在使用相同的类型。

我们在那节说过,类有两部分:静态部分和实例部分。 泛型类指的是实例部分的类型,所以类的静态属性不能使用这个泛型类型。

泛型约束

你应该会记得之前的一个例子,我们有时候想操作某类型的一组值,并且我们知道这组值具有什么样的属性。 在loggingIdentity例子中,我们想访问arglength属性,但是编译器并不能证明每种类型都有length属性,所以就报错了。

function loggingIdentity<T>(arg: T): T {
    console.log(arg.length);  // Error: T doesn't have .length
    return arg;
}

相比于操作any所有类型,我们想要限制函数去处理任意带有.length属性的所有类型。 只要传入的类型有这个属性,我们就允许,就是说至少包含这一属性。 为此,我们需要列出对于T的约束要求。

为此,我们定义一个接口来描述约束条件。 创建一个包含 .length属性的接口,使用这个接口和extends关键字还实现约束:

interface Lengthwise {
    length: number;
}

function loggingIdentity<T extends Lengthwise>(arg: T): T {
    console.log(arg.length);  // Now we know it has a .length property, so no more error
    return arg;
}

现在这个泛型函数被定义了约束,因此它不再是适用于任意类型:

loggingIdentity(3);  // Error, number doesn't have a .length property

我们需要传入符合约束类型的值,必须包含必须的属性:

loggingIdentity({length: 10, value: 3});

在泛型约束中使用类型参数

你可以声明一个类型参数,且它被另一个类型参数所约束。比如,

function find<T, U extends Findable<T>>(n: T, s: U) {
  // ...
}
find (giraffe, myAnimals);

在泛型里使用类类型

在 TypeScript 使用泛型创建工厂函数时,需要引用构造函数的类类型。比如,

function create<T>(c: {new(): T; }): T {
    return new c();
}

一个更高级的例子,使用原型属性推断并约束构造函数与类实例的关系。

class BeeKeeper {
    hasMask: boolean;
}

class ZooKeeper {
    nametag: string;
}

class Animal {
    numLegs: number;
}

class Bee extends Animal {
    keeper: BeeKeeper;
}

class Lion extends Animal {
    keeper: ZooKeeper;
}

function findKeeper<A extends Animal, K> (a: {new(): A;
    prototype: {keeper: K}}): K {

    return a.prototype.keeper;
}

findKeeper(Lion).nametag;  // typechecks!


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