了解TypeScript中泛型（Generics）的概念和用法

本文介紹TypeScript中泛型（Generics）的概念和用法，它為什么重要，及其使用場(chǎng)景。我們會(huì)以一些清晰的例子，介紹其語(yǔ)法，類(lèi)型和如何構(gòu)建參數(shù)。你可以在你的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中跟著實(shí)踐。

準(zhǔn)備工作

要從本文中跟著學(xué)習(xí)的話，你需要在電腦上準(zhǔn)備以下東西：

• 安裝Node.js：你可以運(yùn)行命令行檢查Node是否安裝好了。

node -v

• 安裝Node Package Manager： 通常安裝Node時(shí)，它會(huì)順帶安裝好所需版本的NPM。
• 安裝TypeScript：如果你安裝好了Node Package Manager，你可以用以下命令在本機(jī)的全局環(huán)境安裝TypeScript。

• npm install -g typescript

  集成開(kāi)發(fā)環(huán)境：本文將使用微軟團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的Visual Studio Code。可以在這里下載。進(jìn)入其下載的目錄，并按照提示進(jìn)行安裝。記得選擇“添加打開(kāi)代碼”（Add open with code）選項(xiàng)，這樣你就可以在本機(jī)從任何位置輕松打開(kāi)VS Code了。

本文是寫(xiě)給各層次的TypeScript開(kāi)發(fā)人員的，包括但并不只是初學(xué)者。 這里給出了設(shè)置工作環(huán)境的步驟，是為了照顧那些TypeScript和Visual Studio Code的新手們。

TypeScript里的泛型是個(gè)啥

在TypeScript中，泛型是一種創(chuàng)建可復(fù)用代碼組件的工具。這種組件不只能被一種類(lèi)型使用，而是能被多種類(lèi)型復(fù)用。類(lèi)似于參數(shù)的作用，泛型是一種用以增強(qiáng)類(lèi)（classes）、類(lèi)型（types）和接口（interfaces）能力的非常可靠的手段。這樣，我們開(kāi)發(fā)者，就可以輕松地將那些可復(fù)用的代碼組件，適用于各種輸入。然而，不要把TypeScript中的泛型錯(cuò)當(dāng)成any類(lèi)型來(lái)使用——你會(huì)在后面看到這兩者的不同。

類(lèi)似C#和Java這種語(yǔ)言，在它們的工具箱里，泛型是創(chuàng)建可復(fù)用代碼組件的主要手段之一。即，用于創(chuàng)建一個(gè)適用于多種類(lèi)型的代碼組件。這允許用戶以他們自己的類(lèi)使用該泛型組件。

在VSCode中配置TypeScript

在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建一個(gè)新文件夾，然后使用VS Code 打開(kāi)它（如果你跟著從頭開(kāi)始操作，那你已經(jīng)安裝好了）。

在VS Code中，創(chuàng)建一個(gè)app.ts文件。我的TypeScript代碼都會(huì)放在這里面。

把下面打日志的代碼拷貝到編輯器中：

console.log("hello TypeScript");

按下F5鍵，你會(huì)看到一個(gè)像這樣的launch.json文件：

{   // 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，本來(lái)是Launch Program，我把它改成了TypeScript。你可以把它改成其他值。

點(diǎn)擊Terminal Tab，選擇Run Tasks，再選擇一個(gè)Task Runner："TypeScript Watch Mode"，然后會(huì)彈出一個(gè)tasks.json文件，把它改成下面像這樣：

 {   // 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所在的目錄，創(chuàng)建另一個(gè)文件tsconfig.json。把下面的代碼拷貝進(jìn)去:

{   "compilerOptions": {     "sourceMap": true   } }

這樣，Task Runner就可以把TypeScript編譯成JavaScript，并且可監(jiān)聽(tīng)到文件的變化，實(shí)時(shí)編譯。

再次點(diǎn)擊Ternimal標(biāo)簽，選擇Run Build Task，再選擇tsc: watch - tsconfig.json，可以看到終端出現(xiàn)的信息：

[21:41:31] Starting compilation in watch mode…

你可以使用VS Code的調(diào)試功能編譯TypeScript文件。　　

設(shè)置好了開(kāi)發(fā)環(huán)境，你就可以著手處理TypeScript泛型概念相關(guān)的問(wèn)題了。

找到問(wèn)題

TypeScript中不建議使用any類(lèi)型，原因有幾點(diǎn)，你可以在本文看到。其中一個(gè)原因，就是調(diào)試時(shí)缺乏完整的信息。而選擇VS Code作為開(kāi)發(fā)工具的一個(gè)很好的理由，就是它帶來(lái)的基于這些信息的智能感知。

如果你有一個(gè)類(lèi)，存儲(chǔ)著一個(gè)集合。有方法向該集合里添加?xùn)|西，也有方法通過(guò)索引獲取集合里的東西。像這樣:

class Collection {   private _things: string[];   constructor() {     this._things = [];   }   add(something: string) {     this._things.push(something);   }   get(index: number): string {     return this._things[index];   } }

你可以很快辨識(shí)出，此集合被顯示定義為一個(gè)string類(lèi)型的集合，顯然是不能在其中使用number的。如果想要處理number的話，可以創(chuàng)建一個(gè)接受number而不是string的集合。著是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，但有一個(gè)很大的缺點(diǎn)——代碼重復(fù)。代碼重復(fù)，最終會(huì)導(dǎo)致編寫(xiě)和調(diào)試代碼的時(shí)間增多，并且降低內(nèi)存的使用效率。

另一個(gè)選擇，是使用any類(lèi)型代替string類(lèi)型定義剛才的類(lèi)，像下面這樣：

class Collection {   private _things: any[];   constructor() {     this._things = [];   }   add(something: any) {     this._things.push(something);   }   get(index: number): any {     return this._things[index];   } }

此時(shí)，該集合支持你給出的任何類(lèi)型。如果你創(chuàng)建像這樣的邏輯構(gòu)建此集合的話：

let Stringss = new Collection(); Stringss.add("hello"); Stringss.add("world");

這添加了字符串"hello"和"world"到集合中，你可以打出像length這樣的屬性，返回任意一個(gè)集合元素的長(zhǎng)度。　　

console.log(Stringss.get(0).length);

字符串"hello"有五個(gè)字符，運(yùn)行TypeScript代碼，你可以在調(diào)試模式下看到它。　　

請(qǐng)注意，當(dāng)你鼠標(biāo)懸停在length屬性上時(shí)，VS Code的智能感知沒(méi)有提供任何信息，因?yàn)樗恢滥氵x擇使用的確切類(lèi)型。當(dāng)你像下面這樣，把其中一個(gè)添加的元素修改為其他類(lèi)型時(shí)，比如number，這種不能被智能感知到的情況會(huì)體現(xiàn)得更加明顯：

let Strings = new Collection(); Strings.add(001); Strings.add("world"); console.log(Strings.get(0).length);

你打出一個(gè)undefined的結(jié)果，仍然沒(méi)有什么有用信息。如果你更進(jìn)一步，決定打印string的子字符串——它會(huì)報(bào)運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤，但不指不出任何具體的內(nèi)容，更重要的是，編譯器沒(méi)有給出任何類(lèi)型不匹配的編譯時(shí)錯(cuò)誤。　　

console.log(Stringss.get(0).substr(0,1));

這僅僅是使用any類(lèi)型定義該集合的一種后果罷了。

理解中心思想

剛才使用any類(lèi)型導(dǎo)致的問(wèn)題，可以用TypeScript中的泛型來(lái)解決。其中心思想是類(lèi)型安全。使用泛型，你可以用一種編譯器能理解的，并且合乎我們判斷的方式，指定類(lèi)、類(lèi)型和接口的實(shí)例。正如在其他強(qiáng)類(lèi)型語(yǔ)言中的情況一樣，用這種方法，就可以在編譯時(shí)發(fā)現(xiàn)你的類(lèi)型錯(cuò)誤，從而保證了類(lèi)型安全。

泛型的語(yǔ)法像這樣：

function identity<T>(arg: T): T {   return arg; }

你可以在之前創(chuàng)建的集合中使用泛型，用尖括號(hào)括起來(lái)。　　

class Collection<T> {   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<String>(); Stringss.add(001); Stringss.add("world"); console.log(Stringss.get(0).substr(0, 1));

如果將帶有尖括號(hào)的新邏輯復(fù)制到代碼編輯器中，你會(huì)立即注意到"001"下的波浪線。這是因?yàn)椋琓ypeScript現(xiàn)在可以從指定的泛型類(lèi)型推斷出001不是字符串。在T出現(xiàn)的地方，就可以使用string類(lèi)型，這就實(shí)現(xiàn)了類(lèi)型安全。本質(zhì)上，這個(gè)集合的輸出可以是任何類(lèi)型，但你指明了它應(yīng)該是string類(lèi)型，所以編譯器推斷它就是string類(lèi)型。這里使用的泛型聲明是在類(lèi)級(jí)別，它也可以在其他級(jí)別定義，如靜態(tài)方法級(jí)別和實(shí)例方法級(jí)別，你稍后會(huì)看到。

使用泛型

你可以在泛型聲明中，包含多個(gè)類(lèi)型參數(shù)，它們只需要用逗號(hào)分隔，像這樣：

class Collection<T, K> {   private _things: K[];   constructor() {     this._things = [];   }   add(something: K): void {     this._things.push(something);   }   get(index: number): T {     console.log(index);   } }

聲明時(shí)，類(lèi)型參數(shù)也可以在函數(shù)中顯式使用，比如：

class Collection {   private _things: any[];   constructor() {     this._things = [];   }   add<A>(something: A): void {     this._things.push(something);   }   get<B>(index: number): B {     return this._things[index];   } }

因此，當(dāng)你要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的集合時(shí)，在方法級(jí)別聲明的泛型，現(xiàn)在也會(huì)在方法調(diào)用級(jí)別中被指示，像這樣：　　

let Stringss = new Collection(); Stringss.add<string>("hello"); Stringss.add("world");

你還可注意到，在鼠標(biāo)懸停時(shí)，VS Code智能感知能夠推斷出第二個(gè)add函數(shù)調(diào)用仍然是string類(lèi)型。

泛型聲明同樣適用于靜態(tài)方法:

static add<A>(something: A): void {   _things.push(something); }

雖然初始化靜態(tài)方法時(shí)，可使用泛型類(lèi)型，但是，對(duì)初始化靜態(tài)屬性則不能。

泛型約束

現(xiàn)在，你已經(jīng)對(duì)泛型有比較好的認(rèn)識(shí)，是時(shí)候提到泛型的核心缺點(diǎn)及其實(shí)用的解決方案了。使用泛型，許多屬性的類(lèi)型都能被TypeScript推斷出來(lái)，然而，在某些TypeScript不能做出準(zhǔn)確推斷的地方，它不會(huì)做任何假設(shè)。為了類(lèi)型安全，你需要將這些要求或者約束定義為接口，并在泛型初始化中繼承它們。

如果你有這樣一個(gè)非常簡(jiǎn)單的函數(shù)：

function printName<T>(arg: T) {   console.log(arg.length);   return arg; } printName(3);

因?yàn)門(mén)ypeScript無(wú)法推斷出arg參數(shù)是什么類(lèi)型，不能證明所有類(lèi)型都具有length屬性，因此不能假設(shè)它是一個(gè)字符串（具有length屬性）。所以，你會(huì)在length屬性下看到一條波浪線。如前所述，你需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)接口，讓泛型的初始化可以繼承它，以便編譯器不再報(bào)警。　　

interface NameArgs {   length: number; }

你可以在泛型聲明中繼承它：

function printName<T extends NameArgs>(arg: T) {   console.log(arg.length);   return arg; }

這告訴TypeScript，可使用任何具有length屬性的類(lèi)型。 定義它之后，函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句也必須更改，因?yàn)樗辉龠m用于所有類(lèi)型。 所以它應(yīng)看起來(lái)是這樣：

printName({length: 1, value: 3});

這是一個(gè)很基礎(chǔ)的例子。但理解了它，你就能看到在使用泛型時(shí)，設(shè)置泛型約束是多么有用。

為什么是泛型

一個(gè)活躍于Stack Overflow社區(qū)的成員，Behrooz，在后續(xù)內(nèi)容中很好的回答了這個(gè)問(wèn)題。在TypeScript中使用泛型的主要原因是使類(lèi)型，類(lèi)或接口充當(dāng)參數(shù)。 它幫助我們?yōu)椴煌?lèi)型的輸入重用相同的代碼，因?yàn)轭?lèi)型本身可用作參數(shù)。

泛型的一些好處有：

• 定義輸入和輸出參數(shù)類(lèi)型之間的關(guān)系。比如

function test<T>(input: T[]): T {   //…  }

允許你確保輸入和輸出使用相同的類(lèi)型，盡管輸入是用的數(shù)組。

• 可使用編譯時(shí)更強(qiáng)大的類(lèi)型檢查。在上訴示例中，編譯器讓你知道數(shù)組方法可用于輸入，任何其他方法則不行。
• 你可以去掉不需要的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換。比如，如果你有一個(gè)常量列表：

Array<Item> a = [];

變量數(shù)組時(shí)，你可以由智能感知訪問(wèn)到Item類(lèi)型的所有成員。

其他資源

• 官方文檔

結(jié)論

你已經(jīng)看完了泛型概念的概述，并看到了各種示例來(lái)幫助揭示它背后的思想。 起初，泛型的概念可能令人困惑，我建議，把本文再讀一遍，并查閱本文所提供的額外資源，幫助自己更好地理解。泛型是一個(gè)很棒的概念，可以幫助我們?cè)贘avaScript中，更好地控制輸入和輸出。請(qǐng)快樂(lè)地編碼吧！