TypeScript（三）

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;
}

使用any类型会导致这个函数可以接收任何类型的arg参数，这样就丢失了一些信息：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T是string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的.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和参数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。

泛型类型

上一节，我们创建了identity通用函数，可以适用于不同的类型。 在这节，我们研究一下函数本身的类型，以及如何创建泛型接口。

泛型函数的类型与非泛型函数的类型没什么不同，只是有一个类型参数在最前面，像函数声明一样：

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

let myIdentity: <T>(arg: T) => T = identity;

我们也可以使用不同的泛型参数名，只要在数量上和使用方式上能对应上就可以。

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

let myIdentity: <U>(arg: U) => U = identity;

我们还可以使用带有调用签名的对象字面量来定义泛型函数：

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

let myIdentity: {<T>(arg: T): T} = identity;

这引导我们去写第一个泛型接口了。 我们把上面例子里的对象字面量拿出来做为一个接口：

interface GenericIdentityFn {
    <T>(arg: T): T;
}

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

let myIdentity: GenericIdentityFn = identity;

一个相似的例子，我们可能想把泛型参数当作整个接口的一个参数。 这样我们就能清楚的知道使用的具体是哪个泛型类型（比如： Dictionary<string>而不只是Dictionary）。 这样接口里的其它成员也能知道这个参数的类型了。

interface GenericIdentityFn<T> {
    (arg: T): T;
}

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

let myIdentity: GenericIdentityFn<number> = identity;

注意，我们的示例做了少许改动。 不再描述泛型函数，而是把非泛型函数签名作为泛型类型一部分。 当我们使用GenericIdentityFn的时候，还得传入一个类型参数来指定泛型类型（这里是：number），锁定了之后代码里使用的类型。 对于描述哪部分类型属于泛型部分来说，理解何时把参数放在调用签名里和何时放在接口上是很有帮助的。

除了泛型接口，我们还可以创建泛型类。 注意，无法创建泛型枚举和泛型命名空间。

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; };

console.log(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。

我们在类那节说过，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arg的length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关键字来实现约束：

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，现在我们想要用属性名从对象里获取这个属性。 并且我们想要确保这个属性存在于对象 obj上，因此我们需要在这两个类型之间使用约束。

function getProperty(obj: T, key: K) {
    return obj[key];
}

let x = { a: 1, b: 2, c: 3, d: 4 };

getProperty(x, "a"); // okay
getProperty(x, "m"); // error: Argument of type 'm' isn't assignable to 'a' | 'b' | 'c' | 'd'.

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 createInstance<A extends Animal>(c: new () => A): A {
    return new c();
}

createInstance(Lion).keeper.nametag;  // typechecks!
createInstance(Bee).keeper.hasMask;   // typechecks!

枚举

使用枚举我们可以定义一些带名字的常量。 使用枚举可以清晰地表达意图或创建一组有区别的用例。 TypeScript支持数字的和基于字符串的枚举。

数字枚举

首先我们看看数字枚举，如果你使用过其它编程语言应该会很熟悉。

enum Direction {
    Up = 1,
    Down,
    Left,
    Right
}

如上，我们定义了一个数字枚举， Up使用初始化为 1。 其余的成员会从 1开始自动增长。 换句话说，Direction.Up的值为 1， Down为 2， Left为 3， Right为 4。

我们还可以完全不使用初始化器：

enum Direction {
    Up,
    Down,
    Left,
    Right,
}

现在， Up的值为 0， Down的值为 1等等。 当我们不在乎成员的值的时候，这种自增长的行为是很有用处的，但是要注意每个枚举成员的值都是不同的。

使用枚举很简单：通过枚举的属性来访问枚举成员，和枚举的名字来访问枚举类型：

enum Response {
    No = 0,
    Yes = 1,
}

function respond(recipient: string, message: Response): void {
    // ...
}

respond("Princess Caroline", Response.Yes)

数字枚举可以被混入到 计算过的和常量成员（如下所示）。 简短地说，不带初始化器的枚举或者被放在第一的位置，或者被放在使用了数字常量或其它常量初始化了的枚举后面。 换句话说，下面的情况是不被允许的：

enum E {
    A = getSomeValue(),
    B, // error! 'A' is not constant-initialized, so 'B' needs an initializer
}

字符串枚举

字符串枚举的概念很简单，但是有细微的 运行时的差别。 在一个字符串枚举里，每个成员都必须用字符串字面量，或另外一个字符串枚举成员进行初始化。

enum Direction {
    Up = "UP",
    Down = "DOWN",
    Left = "LEFT",
    Right = "RIGHT",
}

由于字符串枚举没有自增长的行为，字符串枚举可以很好的序列化。 换句话说，如果你正在调试并且必须要读一个数字枚举的运行时的值，这个值通常是很难读的 - 它并不能表达有用的信息（尽管 反向映射会有所帮助），字符串枚举允许你提供一个运行时有意义的并且可读的值，独立于枚举成员的名字。

异构枚举（Heterogeneous enums）

从技术的角度来说，枚举可以混合字符串和数字成员，但是似乎你并不会这么做：

enum BooleanLikeHeterogeneousEnum {
    No = 0,
    Yes = "YES",
}

除非你真的想要利用JavaScript运行时的行为，否则我们不建议这样做。

计算的和常量成员

每个枚举成员都带有一个值，它可以是 常量或 计算出来的。 当满足如下条件时，枚举成员被当作是常量：

• 它是枚举的第一个成员且没有初始化器，这种情况下它被赋予值 0：

  // E.X is constant:
  enum E { X }
  
  

• 它不带有初始化器且它之前的枚举成员是一个 数字常量。 这种情况下，当前枚举成员的值为它上一个枚举成员的值加1。

  // All enum members in 'E1' and 'E2' are constant.
  
  enum E1 { X, Y, Z }
  
  enum E2 {
      A = 1, B, C
  }
  
  

• 枚举成员使用 常量枚举表达式初始化。 常数枚举表达式是TypeScript表达式的子集，它可以在编译阶段求值。 当一个表达式满足下面条件之一时，它就是一个常量枚举表达式：

  • 一个枚举表达式字面量（主要是字符串字面量或数字字面量）
  • 一个对之前定义的常量枚举成员的引用（可以是在不同的枚举类型中定义的）
  • 带括号的常量枚举表达式
  • 一元运算符 +, -, ~其中之一应用在了常量枚举表达式
  • 常量枚举表达式做为二元运算符 +, -, *, /, %, <<, >>, >>>, &, |, ^的操作对象。 若常数枚举表达式求值后为 NaN或 Infinity，则会在编译阶段报错。

所有其它情况的枚举成员被当作是需要计算得出的值。

enum FileAccess {
    // constant members
    None,
    Read    = 1 << 1,
    Write   = 1 << 2,
    ReadWrite  = Read | Write,
    // computed member
    G = "123".length
}

联合枚举与枚举成员的类型

存在一种特殊的非计算的常量枚举成员的子集：字面量枚举成员。 字面量枚举成员是指不带有初始值的常量枚举成员，或者是值被初始化为

• 任何字符串字面量（例如： "foo"， "bar"， "baz"）
• 任何数字字面量（例如： 1, 100）
• 应用了一元 -符号的数字字面量（例如： -1, -100）

当所有枚举成员都拥有字面量枚举值时，它就带有了一种特殊的语义。

首先，枚举成员成为了类型！ 例如，我们可以说某些成员 只能是枚举成员的值：

enum ShapeKind {
    Circle,
    Square,
}

interface Circle {
    kind: ShapeKind.Circle;
    radius: number;
}

interface Square {
    kind: ShapeKind.Square;
    sideLength: number;
}

let c: Circle = {
    kind: ShapeKind.Square,
    //    ~~~~~~~~~~~~~~~~ Error!
    radius: 100,
}

另一个变化是枚举类型本身变成了每个枚举成员的 联合。 虽然我们还没有讨论[联合类型](./Advanced Types.md#union-types)，但你只要知道通过联合枚举，类型系统能够利用这样一个事实，它可以知道枚举里的值的集合。 因此，TypeScript能够捕获在比较值的时候犯的愚蠢的错误。 例如：

enum E {
    Foo,
    Bar,
}

function f(x: E) {
    if (x !== E.Foo || x !== E.Bar) {
        //             ~~~~~~~~~~~
        // Error! Operator '!==' cannot be applied to types 'E.Foo' and 'E.Bar'.
    }
}

这个例子里，我们先检查 x是否不是 E.Foo。 如果通过了这个检查，然后 ||会发生短路效果， if语句体里的内容会被执行。 然而，这个检查没有通过，那么 x则 只能为 E.Foo，因此没理由再去检查它是否为 E.Bar。

运行时的枚举

枚举是在运行时真正存在的对象。 例如下面的枚举：

enum E {
    X, Y, Z
}

can actually be passed around to functions

function f(obj: { X: number }) {
    return obj.X;
}

// Works, since 'E' has a property named 'X' which is a number.
f(E);

反向映射

除了创建一个以属性名做为对象成员的对象之外，数字枚举成员还具有了 反向映射，从枚举值到枚举名字。 例如，在下面的例子中：

enum Enum {
    A
}
let a = Enum.A;
let nameOfA = Enum[a]; // "A"

TypeScript可能会将这段代码编译为下面的JavaScript：

var Enum;
(function (Enum) {
    Enum[Enum["A"] = 0] = "A";
})(Enum || (Enum = {}));
var a = Enum.A;
var nameOfA = Enum[a]; // "A"

生成的代码中，枚举类型被编译成一个对象，它包含了正向映射（ name -> value）和反向映射（ value ->name）。 引用枚举成员总会生成为对属性访问并且永远也不会内联代码。

要注意的是 不会为字符串枚举成员生成反向映射。

const枚举

大多数情况下，枚举是十分有效的方案。 然而在某些情况下需求很严格。 为了避免在额外生成的代码上的开销和额外的非直接的对枚举成员的访问，我们可以使用 const枚举。 常量枚举通过在枚举上使用 const修饰符来定义。

const enum Enum {
    A = 1,
    B = A * 2
}

常量枚举只能使用常量枚举表达式，并且不同于常规的枚举，它们在编译阶段会被删除。 常量枚举成员在使用的地方会被内联进来。 之所以可以这么做是因为，常量枚举不允许包含计算成员。

const enum Directions {
    Up,
    Down,
    Left,
    Right
}

let directions = [Directions.Up, Directions.Down, Directions.Left, Directions.Right]

生成后的代码为：

var directions = [0 /* Up */, 1 /* Down */, 2 /* Left */, 3 /* Right */];

外部枚举

外部枚举用来描述已经存在的枚举类型的形状。

declare enum Enum {
    A = 1,
    B,
    C = 2
}

外部枚举和非外部枚举之间有一个重要的区别，在正常的枚举里，没有初始化方法的成员被当成常数成员。 对于非常数的外部枚举而言，没有初始化方法时被当做需要经过计算的。