转载:《TypeScript 中文入门教程》 9、泛型

2016年09月07日 javascript 暂无评论 阅读 29 views 次

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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;
}

虽然使用any类型后这个函数已经能接收任何类型的arg参数,但是却丢失了一些信息: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用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:

var output = identity<string>("myString");  // type of output will be 'string'

这里我们明确的指定了T是字符串类型,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,编译器会根据传入的参数自动地帮助我们确定T的类型:

var output = identity("myString");  // type of output will be 'string'

注意我们并没用<>明确的指定类型,编译器看到了myString,把T设置为此类型。 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.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,和函数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;
}

var 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;
}

var 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;
}

var 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;
}

var 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;
}

var 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。 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,对于描述哪部分类型属于泛型部分来说。

除了泛型接口,我们还可以创建泛型类。 注意,无法创建枚举泛型和命名空间泛型。

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;
}

var 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,并且你应该注意到了我们并不限制只能使用数字类型。 也可以使用字符串或其它更复杂的类型。

var stringNumeric = new GenericNumber<string>();
stringNumeric.zeroValue = "";
stringNumeric.add = function(x, y) { return x + y; };

alert(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arglength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关键字还实现约束:

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

有时候,我们需要使用类型参数去约束另一个类型参数。比如,

function find<T, U extends Findable<T>>(n: T, s: U) {   // errors because type parameter used in constraint
  // ...
}
find (giraffe, myAnimals);

可以通过下面的方法来实现,重写上面的代码,

function find<T>(n: T, s: Findable<T>) {
  // ...
}
find(giraffe, myAnimals);

注意: 上面两种写法并不完全等同,因为第一段程序的返回值可能是U,而第二段程序却没有这一限制。

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 findKeeper<A extends Animal, K> (a: {new(): A;
    prototype: {keeper: K}}): K {

    return a.prototype.keeper;
}

findKeeper(Lion).nametag;  // typechecks!

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