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TS入门篇 | 详解 TypeScript 类类型

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传统的面向对象语言都是基于类的,而JavaScript是基于原型的。在ES6中拥有了class关键字,虽然它的本质依旧是构造函数,但是能够让开发者更舒服的使用class了。 TypeScript 作为 JavaScript 的超集,自然也是支持 class 全部特性的,并且还可以对类的属性、方法等进行静态类型检测。下面就来看看 TypeScript 中的类类型。

一、类的概念

1. 类的使用

在开发过程中,任何实体都可以被抽象为一个使用类表达的类似对象的数据结构,这个数据结构既包含属性,又包含方法。在TypeScript 中可以这样来抽象一个坐标点类:

class Point {
  x: number;
  y: number;
  constructor(x: number, y: number) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
  getPosition() {
    return `(${this.x}, ${this.y})`;
  }
}

const point = new Point(1, 2);
point.getPosition()   // (1, 2)
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这里定义了一个 Point 坐标点类,它拥有两个number类型的属性 x 和 y,一个构造器函数和一个getPosition方法。后面通过new实例化了一个Point,并将实例赋值给变量point,最后通过实例调用了类中定义的 getPosition 方法。 ​

在ES6之前,需要使用函数+原型链的形式进行模拟定义类:

function Point(x, y) {
	this.x = x;
  this.y = y;
}

Point.prototype.getPosition = function() {
  return `(${this.x}, ${this.y})`;
}

const point = new Point(1, 2);
point.getPosition()   // (1, 2)
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开始定义了 Point 类的构造函数,并在构造函数内部定义了 x 和 y 属性,后面通过 Point 的原型链添加了 getPosition 方法。这样也模拟实现了 class 的功能,但是看起来麻烦很多,并且缺少静态类型检测。因此,类是 TypeScript 编程中十分有用且不得不掌握的工具。

2. 类的继承

下面来看一下作为面向对象的三大也行之一的继承,在 TypeScript 中,可以使用 extends 关键字来定义类继承的抽象模式:

class A {
  name: string;
  age: number;
  constructor(name: string, age: number) {
      this.name = name;
      this.age = age;
  }
  getName() {
      return this.name;
  }
}

class B extends A {
  job: string;
  constructor(name: string, age: number) {
      super(name, age);
      this.job = "IT";
  }
  getJob() {
      return this.job;
  }
  getNameAndJob() {
      return super.getName() + this.job;
  }
}

var b = new B("Tom", 20);
console.log(b.name);
console.log(b.age);
console.log(b.getName());
console.log(b.getJob());
console.log(b.getNameAndJob());
//输出:Tom,20,Tom,IT,TomIT
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如上,B继承A,那A被称为父类(超类),B被称为子类(派生类)。这就是类最基本的继承用法,B就是一个派生类,它派生自A类,此时B的实例继承了基类A的属性和方法。因此,实例 b 支持 name、age、getName 等属性和方法。 ​

需要注意,派生类如果包含一个构造函数constructor,则必须在构造函数中调用 super() 方法,这是 TypeScript 强制执行的一条重要规则。否则就会报错:Constructors for derived classes must contain a 'super' call. ​

那这个 super() 有作用呢?其实这里的 super 函数会调用基类的构造函数,当我们把鼠标放在super方法上面时,可以看到一个提示,它的类型是基类 A 的构造函数:constructorA(name: string,age: number): A。并且指明了需要传递两个参数,不然TypeScript就会报错。

二、类的修饰符

1. 访问修饰符

在 ES6 标准类的定义中,默认情况下,定义在实例的属性和方法会在创建实例后添加到实例上;而如果是定义在类里没有定义在 this 上的方法,实例可以继承这个方法;而如果使用 static 修饰符定义的属性和方法,是静态属性和静态方法,实例是没法访问和继承到的。 ​

传统面向对象语言通常都有访问修饰符,可以通过修饰符来控制可访问性。TypeScript 中有三类访问修饰符:

  • public:修饰的是在任何地方可见、公有的属性或方法;
  • private:修饰的是仅在同一类中可见、私有的属性或方法;
  • protected:修饰的是仅在类自身及子类中可见、受保护的属性或方法。

(1)public

public表示公共的,用来指定在创建实例后可以通过实例访问的,也就是类定义的外部可以访问的属性和方法。默认是 public,但是 TSLint 可能会要求必须用限定符来表明这个属性或方法是什么类型的:

class Point {
  public x: number;
  public y: number;
  constructor(x: number, y: number) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
  public getPosition() {
    return `(${this.x}, ${this.y})`;
  }
}

const point = new Point(1, 2)
console.log(point.x)   // 1
console.log(point.y)   // 2
console.log(point.getPosition())  // (1, 2)
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(2)private

private修饰符表示私有的,它修饰的属性在类的定义外面是没法访问的:

class Parent {
  private age: number;
  constructor(age: number) {
    this.age = age;
  }
}
const p = new Parent(18);

console.log(p);  // { age: 18 }
console.log(p.age); // error Property 'age' is private and only accessible within class 'Parent'.
console.log(Parent.age); // error Property 'age' does not exist on type 'typeof Parent'.

class Child extends Parent {
  constructor(age: number) {
    super(age);
    console.log(super.age); // Only public and protected methods of the base class are accessible via the 'super' keyword.
  }
}
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这里 age 属性使用 private 修饰符修饰,说明它是私有属性,打印创建的实例对象 p,发现它是有属性 age 的,但是当试图访问 p 的 age 属性时,编译器会报错,私有属性只能在类 Parent 中访问。

对于 super.age 的报错,在不同类型的方法里 super 作为对象代表着不同的含义,这里在 constructor 中访问 super,这的 super 相当于父类本身,使用 private 修饰的属性,在子类中是无法访问的。

(3) protected

protected是受保护修饰符,和private有些相似,但有一点不同,protected修饰的成员在继承该类的子类中可以访问。把上面那个例子父类 Parent 的 age 属性的修饰符 private 替换为

class Parent {
  protected age: number;
  constructor(age: number) {
    this.age = age;
  }
  protected getAge() {
    return this.age;
  }
}
const p = new Parent(18);
console.log(p.age); // error Property 'age' is protected and only accessible within class 'Parent' and its subclasses.
console.log(Parent.age); // error Property 'age' does not exist on type 'typeof Parent'.
class Child extends Parent {
  constructor(age: number) {
    super(age);
    console.log(super.age); // error Only public and protected methods of the base class are accessible via the 'super' keyword.
    console.log(super.getAge());
  }
}
new Child(18)
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protected还能用来修饰 constructor 构造函数,加了protected修饰符之后,这个类就不能再用来创建实例,只能被子类继承,ES6 的类需要用new.target来自行判断,而 TS 则只需用 protected 修饰符即可:

class Parent {
  protected constructor() {
    //
  }
}
const p = new Parent(); // error Constructor of class 'Parent' is protected and only accessible within the class declaration.
class Child extends Parent {
  constructor() {
    super();
  }
}
const c = new Child();
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2. 只读修饰符

在类中可以使用readonly关键字将属性设置为只读:

class UserInfo {
  readonly name: string;
  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }
}
const user = new UserInfo("TypeScript");
user.name = "haha"; // error Cannot assign to 'name' because it is a read-only property
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设置为只读的属性,实例只能读取这个属性值,但不能修改。 ​

需要注意,如果只读修饰符和可见性修饰符同时出现,需要将只读修饰符写在可见修饰符后面。

三、类的类型

1. 属性类型

(1)参数属性

在上面的例子中,都是在类的定义的顶部初始化实例属性,在 constructor 里接收参数然后对实例属性进行赋值,可以使用参数属性来简化这个过程。参数属性就是在 constructor 构造函数的参数前面加上访问限定符:

class A {
  constructor(name: string) {}
}
const a = new A("aaa");
console.log(a.name); // error 类型“A”上不存在属性“name”

class B {
  constructor(public name: string) {}
}
const b = new B("bbb");
console.log(b.name); // "bbb"
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可以看到,在定义类 B 时,构造函数有一个参数 name,这个 name 使用访问修饰符 public 修饰,此时即为 name 声明了参数属性,也就无需再显式地在类中初始化这个属性了。

(2)静态属性

在 TypeScript 中和 ES6 中一样使用static关键字来指定属性或方法是静态的,实例将不会添加这个静态属性,也不会继承这个静态方法。可以使用修饰符和 static 关键字来指定一个属性或方法:

class Parent {
  public static age: number = 18;
  public static getAge() {
    return Parent.age;
  }
  constructor() {
    //
  }
}
const p = new Parent();
console.log(p.age); // error Property 'age' is a static member of type 'Parent'
console.log(Parent.age); // 18
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如果使用了 private 修饰道理和之前的一样:

class Parent {
  public static getAge() {
    return Parent.age;
  }
  private static age: number = 18;
  constructor() {
    //
  }
}
const p = new Parent();
console.log(p.age); // error Property 'age' is a static member of type 'Parent'
console.log(Parent.age); // error 属性“age”为私有属性,只能在类“Parent”中访问。
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(3)可选类属性

TypeScript 还支持可选类属性,也是使用?符号来标记:

class Info {
  name: string;
  age?: number;
  constructor(name: string, age?: number, public sex?: string) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }
}
const info1 = new Info("TypeScript");
const info2 = new Info("TypeScript", 18);
const info3 = new Info("TypeScript", 18, "man");
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2. 类的类型

类的类型和函数类似,即在声明类时,同时声明了一个特殊的类型,这个类型的名字就是类名,表示类实例的类型;在定义类的时候,声明的除构造函数外所有属性、方法的类型就是这个特殊类型的成员。 ​

定义一个类,并创建实例后,这个实例的类型就是创建他的类:

class People {
  constructor(public name: string) {}
}
let people: People = new People("TypeScript");
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创建实例时指定 p 的类型为 People 并不是必须的,TS 会推断出他的类型。虽然指定了类型,但是当再定义一个和 People 类同样实现的类 Animal,并且创建实例赋值给 p 的时候,是没有问题的:

class Animal {
  constructor(public name: string) {}
}
let people = new Animal("JavaScript");
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所以,如果想实现对创建实例的类的判断,还是需要用到instanceof关键字。

四、类的使用

1. 抽象类

抽象类一般用来被其他类继承,而不直接用它创建实例。抽象类和类内部定义抽象方法,使用abstract关键字:

abstract class People {
  constructor(public name: string) {}
  abstract printName(): void;
}
class Man extends People {
  constructor(name: string) {
    super(name);
    this.name = name;
  }
  printName() {
    console.log(this.name);
  }
}
const m = new Man(); // error Expected 1 arguments, but got 0.
const man = new Man("TypeScript");
man.printName(); // 'TypeScript'
const p = new People("TypeScript"); // error Cannot create an instance of an abstract class.
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这里定义了一个抽象类 People,在抽象类里定义 constructor 方法必须传入一个字符串类型参数,并把这个 name 参数值绑定在创建的实例上;使用abstract关键字定义一个抽象方法 printName,这个定义可以指定参数,指定参数类型,指定返回类型。当直接使用抽象类 People 实例化的时候,就会报错,只能创建一个继承抽象类的子类,使用子类来实例化。

再看下面的例子:

abstract class People {
  constructor(public name: string) {}
  abstract printName(): void;
}
class Man extends People {  // error Non-abstract class 'Man' does not implement inherited abstract member 'printName' from class 'People'
  constructor(name: string) {
    super(name);
    this.name = name;
  }
}
const m = new Man("TypeScript");
m.printName(); // error m.printName is not a function
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可以看到,第5行报错:非抽象类“Man”不会实现继承自“People”类的抽象成员"printName"。在抽象类里定义的抽象方法,在子类中是不会继承的,所以在子类中必须实现该方法的定义。

TypeScript 的abstract关键字不仅可以标记类和类里面的方法,还可以标记类中定义的属性和存取器:

abstract class People {
  abstract name: string;
  abstract get insideName(): string;
  abstract set insideName(value: string);
}
class Pp extends People {
  name: string;
  insideName: string;
}
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注意: 抽象方法和抽象存取器都不能包含实际的代码块。

2. 存取器

存取器就是 ES6 标准中的存值函数和取值函数,也就是在设置属性值的时候调用的函数,和在访问属性值的时候调用的函数,用法和写法和 ES6 的没有区别,可以通过getter、setter截取对类成员的读写访问:

class UserInfo {
  private name: string;
  constructor() {}
  get userName() {
    return this.name;
  }
  set userName(value) {
    console.log(`setter: ${value}`);
    this.name = value;
  }
}
const user = new UserInfo();
user.name = "TypeScript"; // "setter: TypeScript"
console.log(user.name); // "TypeScript"
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五、类的接口

1. 类类型接口

使用接口可以强制一个类的定义必须包含某些内容:

interface FoodInterface {
  type: string;
}
class FoodClass implements FoodInterface {
  // error Property 'type' is missing in type 'FoodClass' but required in type 'FoodInterface'
  static type: string;
  constructor() {}
}
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上面接口 FoodInterface 要求使用该接口的值必须有一个 type 属性,定义的类 FoodClass 要使用接口,需要使用关键字implementsimplements关键字用来指定一个类要继承的接口,如果是接口和接口、类和类直接的继承,使用extends,如果是类继承接口,则用implements。

注意,接口检测的是使用该接口定义的类创建的实例,所以上面例子中虽然定义了静态属性 type,但静态属性不会添加到实例上,所以还是报错,可以这样改:

interface FoodInterface {
  type: string;
}
class FoodClass implements FoodInterface {
  constructor(public type: string) {}
}
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当然也可以使用抽象类实现:

abstract class FoodAbstractClass {
  abstract type: string;
}
class Food extends FoodAbstractClass {
  constructor(public type: string) {
    super();
  }
}
复制代码

2. 接口继承类

接口可以继承一个类,当接口继承了该类后,会继承类的成员,但是不包括其实现,也就是只继承成员以及成员类型。接口还会继承类的privateprotected修饰的成员,当接口继承的这个类中包含这两个修饰符修饰的成员时,这个接口只可被这个类或他的子类实现:

class A {
  protected name: string;
}
interface I extends A {}
class B implements I {} // error Property 'name' is missing in type 'B' but required in type 'I'
class C implements I {
  // error 属性“name”受保护,但类型“C”并不是从“A”派生的类
  name: string;
}
class D extends A implements I {
  getName() {
    return this.name;
  }
}
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六、其他

1. 在泛型中使用类类型

先来看个例子:

const create = <T>(c: { new (): T }): T => {
  return new c();
};
class Info {
  age: number;
}
create(Info).age;
create(Info).name; // error 类型“Info”上不存在属性“name”
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这里创建了一个 create 函数,传入的参数是一个类,返回的是一个类创建的实例,注意:

  • 参数 c 的类型定义中,new()代表调用类的构造函数,他的类型也就是类创建实例后的实例的类型。
  • return new c()这里使用传进来的类 c 创建一个实例并返回,返回的实例类型也就是函数的返回值类型。

所以通过这个定义,TypeScript 就知道,调用 create 函数,传入的和返回的值都应该是同一个类类型。

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