TypeScript 之泛型

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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，同样也能支持未来的数据类型，这在创建大型系统时为你提供例了十分灵活的功能。

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。这个函数会返回传入传入它的值。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。如果我么传入一个数字，我们值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，像第一个例子那样保持准确性，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。利用了类型推断 -- 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 <> 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。类型推断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内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) {
  console.log(arg.length); // Error：T doesn't have .length
  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 的类型为 number 。这可以让我们把泛型变量 T 当作类型的一部分使用，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;
}

使用过其他语言，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 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，以及如何让创建泛型接口。
泛型函数的类型与非泛型函数的类型没有什么不同，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 indetity<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 identitty<T>(arg: T): T {
  return arg;
}

let myIdentity: GenericIdentity = 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那个泛型类型（比如：Dictionary<string> 而不是 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的一部分。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。对于描述哪些部分属于泛型部分来说，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(<>)扩起泛型类型，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 lengrh 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(arr.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 konw 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); // 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，且它被另一个类型函数所约束。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 Ainmal {
  keeper: ZooKeeper;
}

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

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

本文参考来源： TypeScript 泛型