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前端深入理解Typescript泛型概念

整理一些我对于泛型的理解。

首先介绍一下泛性的概念

泛型程序设计(generic programming)是程序设计语言的一种风格或范式。泛型允许程序员在强类型程序设计语言中编写代码时使用一些以后才指定的类型,在实例化时作为参数指明这些类型。

泛型是指在定义函数,接口或者类的时候,不预先定义好具体的类型,而在使用的时候在指定类型的一种特性。

先举一个简单的例子

假设我们定义一个函数,它可以接收一个number类型做为参数,并且返回一个number类型。

function genericDemo(data: number): number {
    return data;
}
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按照以上的写法是没有问题的,但是如果我们要接受一个string并返回一个string呢?如果逻辑一样还要在写一遍吗?就像下面这样。

function genericDemo(data: string): string {
    
    return data;
}
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这显然代码是很冗余的,我们还有不使用any的写法吗?答案是显然易见的,可以使用范型的写法,就像下面这样。

function genericDemo<T>(data: T):T {
    return data;
}
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我们在函数名称genericDemo后面声明了范型变量<T>,他用于捕获调用该函数时传入的参数类型(例如: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。

多个类型参数

我们在定义范型的时候,也可以一次定义多个类型参数,像下面这样。

function swap<T, U>(tuple: [T, U]):[U, T] {
    return [tuple[1], tuple[0]];
}
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泛型接口

我们先定义一个范型接口Identities,然后定义一个函数identities()来使用这个范型接口

interface Identities<T, U> {
    id1: T;
    id2: U;
}
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我在这里使用TU作为我们的类型变量来演示任何字母(或有效的字母数字名称的组合)都是有效的类型—除了常规用途之外,您对它们的调用没有任何意义。

我们现在可以将这个接口应用为identity()的返回类型,修改我们的返回类型以符合它。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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我们现在对identity()所做的是将类型T和U传递到函数和identity接口中,从而允许我们定义与参数类型相关的返回类型。

范型变量

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。

我们先看下之前例子

function genericDemo<T>(data: T):T {
    return data;
}
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如果我们想同时打印出data的长度。 我们很可能会这样做

function genericDemo<T>(data: T):T {
    console.log(data.length); // Error: T doesn't have .length
    return data;
}
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如果这么做,编译器会报错说我们使用了data.length属性,但是没有地方指明data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 genericDemo<T>(data: Array<T>):Array<T> {
    console.log(data.length);
    return data;
}
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范型类

我们还可以在类属性和方法的意义上使类泛型。泛型类确保在整个类中一致地使用指定的数据类型。例如下面这种在React Typescript项目中的写法。

interface Props {
    className?: string;
    ...
}

interface State {
    submitted?: bool;
    ...
}

class MyComponent extends React.Component<Props, State> {
   ...
}
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我们在这里使用与React组件一起使用的泛型,以确保组件的props和state是类型安全的。

泛型约束

我们先看一个常见的需求,我们要设计一个函数,这个函数接受两个参数,一个参数为对象,另一个参数为对象上的属性,我们通过这两个参数返回这个属性的值,比如:

function getValue(obj: object, key: string){
    return obj[key] // error
}
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我们会得到一段报错,这是新手 TypeScript 开发者常常犯的错误,编译器告诉我们,参数 obj 实际上是 {},因此后面的 key 是无法在上面取到任何值的。

因为我们给参数 obj 定义的类型就是 object,在默认情况下它只能是 {},但是我们接受的对象是各种各样的,我们需要一个泛型来表示传入的对象类型,比如T extends object:

function getValue<T extends object>(obj: T, key: string) {
  return obj[key] // error
}
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这依然解决不了问题,因为我们第二个参数 key 是不是存在于 obj 上是无法确定的,因此我们需要对这个 key 也进行约束,我们把它约束为只存在于 obj 属性的类型,这个时候需要借助到后面我们会进行学习的索引类型进行实现 <U extends keyof T>,我们用索引类型 keyof T 把传入的对象的属性类型取出生成一个联合类型,这里的泛型 U 被约束在这个联合类型中,这样一来函数就被完整定义了:

function getValue<T extends object, U extends keyof T>(obj: T, key: U) {
  return obj[key] // ok
}
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另外提一个多重泛型约束的写法,可以当作拓展:

interface firstInterface {
    first(): number
}

interface secondInterface {
    second(): string
}

class Demo<T extends firstInterface & secondInterface >{
    ...
}
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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>(type: {new(): T; }): T {
    return new type();
}
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参数type的类型{new(): T}就表示此泛型T是可被构造的,在被实例化后的类型是泛型 T

总结

以上内容是我这段时间学习ts泛型的一些总结,希望可以对读到的你有所帮助。 喜欢的同学也可以关注。每周都会持续更新不同的内容。

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