十分钟教你理解TypeScript中的泛型
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你将在本文中学到什么
本文介绍TypeScript中泛型(Generics)的概念和用法,它为什么重要,及其使用场景。我们会以一些清晰的例子,介绍其语法,类型和如何构建参数。你可以在你的集成开发环境中跟着实践。
准备工作
要从本文中跟着学习的话,你需要在电脑上准备以下东西:
安装Node.js:你可以运行命令行检查Node是否安装好了。
1 | node -v |
安装Node Package Manager: 通常安装Node时,它会顺带安装好所需版本的NPM。
安装TypeScript:如果你安装好了Node Package Manager,你可以用以下命令在本机的全局环境安装TypeScript。
- 1
npm install -g typescript
集成开发环境:本文将使用微软团队开发的Visual Studio Code。可以在这里下载。进入其下载的目录,并按照提示进行安装。记得选择“添加打开代码”(Add open with code)选项,这样你就可以在本机从任何位置轻松打开VS Code了。
本文是写给各层次的TypeScript开发人员的,包括但并不只是初学者。 这里给出了设置工作环境的步骤,是为了照顾那些TypeScript和Visual Studio Code的新手们。
TypeScript里的泛型是个啥
在TypeScript中,泛型是一种创建可复用代码组件的工具。这种组件不只能被一种类型使用,而是能被多种类型复用。类似于参数的作用,泛型是一种用以增强类(classes)、类型(types)和接口(interfaces)能力的非常可靠的手段。这样,我们开发者,就可以轻松地将那些可复用的代码组件,适用于各种输入。然而,不要把TypeScript中的泛型错当成any
类型来使用——你会在后面看到这两者的不同。
类似C#和Java这种语言,在它们的工具箱里,泛型是创建可复用代码组件的主要手段之一。即,用于创建一个适用于多种类型的代码组件。这允许用户以他们自己的类使用该泛型组件。
在VS Code中配置TypeScript
在计算机中创建一个新文件夹,然后使用VS Code 打开它(如果你跟着从头开始操作,那你已经安装好了)。
在VS Code中,创建一个app.ts
文件。我的TypeScript代码都会放在这里面。
把下面打日志的代码拷贝到编辑器中:
1 | console.log( "hello TypeScript" ); |
按下F5
键,你会看到一个像这样的launch.json
文件:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | { // Use IntelliSense to learn about possible attributes. // Hover to view descriptions of existing attributes. // For more information, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387 "version" : "0.2.0" , "configurations" : [ { "type" : "node" , "request" : "launch" , "name" : "TypeScript" , "program" : "${workspaceFolder}\\app.ts" , "outFiles" : [ "${workspaceFolder}/**/*.js" ] } ] } |
里面的name
字段的值,本来是Launch Program
,我把它改成了TypeScript
。你可以把它改成其他值。
点击Terminal Tab
,选择Run Tasks
,再选择一个Task Runner
:"TypeScript Watch Mode",然后会弹出一个tasks.json
文件,把它改成下面像这样:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | { // See https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558 // for the documentation about the tasks.json format "version" : "2.0.0" , "tasks" : [ { "label" : "echo" , "type" : "shell" , "command" : "tsc" , "args" : [ "-w" , "-p" , "." ], "problemMatcher" : [ "$tsc-watch" ], "isBackground" : true } ] } |
在app.ts
所在的目录,创建另一个文件tsconfig.json
。把下面的代码拷贝进去:
1 2 3 4 5 | { "compilerOptions" : { "sourceMap" : true } } |
这样,Task Runner
就可以把TypeScript编译成JavaScript,并且可监听到文件的变化,实时编译。
再次点击Ternimal
标签,选择Run Build Task
,再选择tsc: watch - tsconfig.json
,可以看到终端出现的信息:
1 | [21:41:31] Starting compilation in watch mode… |
你可以使用VS Code的调试功能编译TypeScript文件。
设置好了开发环境,你就可以着手处理TypeScript泛型概念相关的问题了。
找到问题
TypeScript中不建议使用any
类型,原因有几点,你可以在本文看到。其中一个原因,就是调试时缺乏完整的信息。而选择VS Code作为开发工具的一个很好的理由,就是它带来的基于这些信息的智能感知。
如果你有一个类,存储着一个集合。有方法向该集合里添加东西,也有方法通过索引获取集合里的东西。像这样:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | class Collection { private _things: string[]; constructor() { this ._things = []; } add(something: string) { this ._things.push(something); } get(index: number): string { return this ._things[index]; } } |
你可以很快辨识出,此集合被显示定义为一个string
类型的集合,显然是不能在其中使用number
的。如果想要处理number
的话,可以创建一个接受number
而不是string
的集合。着是一个不错的选择,但有一个很大的缺点——代码重复。代码重复,最终会导致编写和调试代码的时间增多,并且降低内存的使用效率。
另一个选择,是使用any
类型代替string
类型定义刚才的类,像下面这样:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | class Collection { private _things: any[]; constructor() { this ._things = []; } add(something: any) { this ._things.push(something); } get(index: number): any { return this ._things[index]; } } |
此时,该集合支持你给出的任何类型。如果你创建像这样的逻辑构建此集合的话:
1 2 3 | let Stringss = new Collection(); Stringss.add( "hello" ); Stringss.add( "world" ); |
这添加了字符串"hello"和"world"到集合中,你可以打出像length
这样的属性,返回任意一个集合元素的长度。
1 | console.log(Stringss.get(0).length); |
字符串"hello"有五个字符,运行TypeScript代码,你可以在调试模式下看到它。
请注意,当你鼠标悬停在length属性上时,VS Code的智能感知没有提供任何信息,因为它不知道你选择使用的确切类型。当你像下面这样,把其中一个添加的元素修改为其他类型时,比如number
,这种不能被智能感知到的情况会体现得更加明显:
1 2 3 4 | let Strings = new Collection(); Strings.add(001); Strings.add( "world" ); console.log(Strings.get(0).length); |
你打出一个undefined
的结果,仍然没有什么有用信息。如果你更进一步,决定打印string
的子字符串——它会报运行时错误,但不指不出任何具体的内容,更重要的是,编译器没有给出任何类型不匹配的编译时错误。
1 | console.log(Stringss.get(0).substr(0,1)); |
这仅仅是使用any
类型定义该集合的一种后果罢了。
理解中心思想
刚才使用any
类型导致的问题,可以用TypeScript中的泛型来解决。其中心思想是类型安全。使用泛型,你可以用一种编译器能理解的,并且合乎我们判断的方式,指定类、类型和接口的实例。正如在其他强类型语言中的情况一样,用这种方法,就可以在编译时发现你的类型错误,从而保证了类型安全。
泛型的语法像这样:
1 2 3 | function identity return arg; } |
你可以在之前创建的集合中使用泛型,用尖括号括起来。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 | class Collection private _things: T[]; constructor() { this ._things = []; } add(something: T): void { this ._things.push(something); } get(index: number): T { return this ._things[index]; } } let Stringss = new Collection Stringss.add(001); Stringss.add( "world" ); console.log(Stringss.get(0).substr(0, 1)); |
如果将带有尖括号的新逻辑复制到代码编辑器中,你会立即注意到"001"下的波浪线。这是因为,TypeScript现在可以从指定的泛型类型推断出001不是字符串。在T
出现的地方,就可以使用string
类型,这就实现了类型安全。本质上,这个集合的输出可以是任何类型,但你指明了它应该是string
类型,所以编译器推断它就是string
类型。这里使用的泛型声明是在类级别,它也可以在其他级别定义,如静态方法级别和实例方法级别,你稍后会看到。
使用泛型
你可以在泛型声明中,包含多个类型参数,它们只需要用逗号分隔,像这样:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | class Collection private _things: K[]; constructor() { this ._things = []; } add(something: K): void { this ._things.push(something); } get(index: number): T { console.log(index); } } |
声明时,类型参数也可以在函数中显式使用,比如:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | class Collection { private _things: any[]; constructor() { this ._things = []; } this ._things.push(something); } get(index: number): B { return this ._things[index]; } } |
因此,当你要创建一个新的集合时,在方法级别声明的泛型,现在也会在方法调用级别中被指示,像这样:
1 2 3 | let Stringss = new Collection(); Stringss.add "hello" ); Stringss.add( "world" ); |
你还可注意到,在鼠标悬停时,VS Code智能感知能够推断出第二个add函数调用仍然是string
类型。
泛型声明同样适用于静态方法:
1 2 3 | static add(something: A): void { _things.push(something); } |
虽然初始化静态方法时,可使用泛型类型,但是,对初始化静态属性则不能。
泛型约束
现在,你已经对泛型有比较好的认识,是时候提到泛型的核心缺点及其实用的解决方案了。使用泛型,许多属性的类型都能被TypeScript推断出来,然而,在某些TypeScript不能做出准确推断的地方,它不会做任何假设。为了类型安全,你需要将这些要求或者约束定义为接口,并在泛型初始化中继承它们。
如果你有这样一个非常简单的函数:
1 2 3 4 5 | function printName console.log(arg.length); return arg; } printName(3); |
因为TypeScript无法推断出arg
参数是什么类型,不能证明所有类型都具有length
属性,因此不能假设它是一个字符串(具有length
属性)。所以,你会在length
属性下看到一条波浪线。如前所述,你需要创建一个接口,让泛型的初始化可以继承它,以便编译器不再报警。
1 2 3 | interface NameArgs { length: number; } |
你可以在泛型声明中继承它:
1 2 3 4 | function printName console.log(arg.length); return arg; } |
这告诉TypeScript,可使用任何具有length
属性的类型。 定义它之后,函数调用语句也必须更改,因为它不再适用于所有类型。 所以它应看起来是这样:
1 | printName({length: 1, value: 3}); |
这是一个很基础的例子。但理解了它,你就能看到在使用泛型时,设置泛型约束是多么有用。
为什么是泛型
一个活跃于Stack Overflow社区的成员,Behrooz,在后续内容中很好的回答了这个问题。在TypeScript中使用泛型的主要原因是使类型,类或接口充当参数。 它帮助我们为不同类型的输入重用相同的代码,因为类型本身可用作参数。
泛型的一些好处有:
定义输入和输出参数类型之间的关系。比如
1 2 3 | function test //… } |
允许你确保输入和输出使用相同的类型,尽管输入是用的数组。
可使用编译时更强大的类型检查。在上诉示例中,编译器让你知道数组方法可用于输入,任何其他方法则不行。
你可以去掉不需要的强制类型转换。比如,如果你有一个常量列表:
1 | Array |
变量数组时,你可以由智能感知访问到Item类型的所有成员。
其他资源
官方文档
结论
你已经看完了泛型概念的概述,并看到了各种示例来帮助揭示它背后的思想。 起初,泛型的概念可能令人困惑,我建议,把本文再读一遍,并查阅本文所提供的额外资源,帮助自己更好地理解。泛型是一个很棒的概念,可以帮助我们在JavaScript中,更好地控制输入和输出。请快乐地编码吧!
新闻名称:十分钟教你理解TypeScript中的泛型
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