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HuangYi
2020-01-05
目录

# 泛型

# # 泛型

软件工程中，我们不仅要创建定义良好且一致的 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。

## # 基础示例

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
    }

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或者，我们使用 `any` 类型来定义函数：

    function identity(arg: any): any {
      return arg
    }

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使用 `any` 类型会导致这个函数可以接收任何类型的 `arg` 参数，但是这样就丢失了一些信息：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
    }

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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：

    let output = identity<string>('myString')

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这里我们明确的指定了 `T` 是 `string` 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 -- 即编译器会根据传入的参数自动地帮助我们确定 `T` 的类型：

    let output = identity('myString')

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注意我们没必要使用尖括号（`<>`）来明确地传入类型；编译器可以查看 `myString` 的值，然后把 `T` 设置为它的类型。 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
    }

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如果我们想打印出 `arg` 的长度。 我们很可能会这样做：

    function loggingIdentity<T>(arg: T): T {
      console.log(arg.length)
      return arg
    }

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如果这么做，编译器会报错说我们使用了 `arg` 的 `.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)
      return arg
    }

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你可以这样理解 `loggingIdentity` 的类型：泛型函数 `loggingIdentity`，接收类型参数 `T` 和参数 `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。

## # 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
    }

    let myIdentity: <T>(arg: T) => T = identity

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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
    }

    let myIdentity: <U>(arg: U) => U = identity

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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
    }

    let myIdentity: {<T>(arg: T): T} = identity

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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
    }

    let myIdentity: GenericIdentityFn = identity

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我们甚至可以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
    }

    let myIdentity: GenericIdentityFn<number> = identity

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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。对于描述哪部分类型属于泛型部分来说，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。

除了泛型接口，我们还可以创建泛型类。 注意，无法创建泛型枚举和泛型命名空间。

## # 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
    }

    let myGenericNumber = new GenericNumber<number>()
    myGenericNumber.zeroValue = 0
    myGenericNumber.add = function(x, y) {
      return x + y
    }

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`GenericNumber` 类的使用是十分直观的，并且你可能已经注意到了，没有什么去限制它只能使用 `number` 类型。 也可以使用字符串或其它更复杂的类型。

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

    console.log(stringNumeric.add(stringNumeric.zeroValue, 'test'))

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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。

我们在类那节说过，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

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 `arg` 的 `length` 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)
      return arg
    }

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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。

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` 关键字来实现约束：

    interface Lengthwise {
      length: number
    }

    function loggingIdentity<T extends Lengthwise>(arg: T): T {
      console.log(arg.length) // OK
      return arg
    }

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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

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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}) // OK

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### # 在泛型约束中使用类型参数

你可以声明一个类型参数，且它被另一个类型参数所约束。 比如，现在我们想要用属性名从对象里获取这个属性。 并且我们想要确保这个属性存在于对象 `obj` 上，因此我们需要在这两个类型之间使用约束。

    function getProperty<T, K extends keyof T> (obj: T, key: K ) {
      return obj[key]
    }

    let x = {a: 1, b: 2, c: 3, d: 4}

    getProperty(x, 'a') // okay
    getProperty(x, 'm') // error

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