TypeScript学习(二)

• 1. 对象的类型——接口
  • 1.1 什么是接口
  • 1.2 简单的例子
  • 1.3 可选属性
  • 1.4 任意属性
  • 1.5 只读属性
• 2. 类
  • 2.1 类的概念
  • 2.2 ES6 中类的用法
    • 属性和方法
    • 类的继承
    • 存取器
    • 静态方法
  • 2.3 ES7 中类的用法
    • 实例属性
    • 静态属性
  • 2.4 TypeScript 中类的用法
    • public private 和 protected
    • 参数属性
    • readonly
    • 抽象类
  • 2.5 类的类型
• 3. 类与接口
  • 3.1 类实现接口
  • 3.2 接口继承接口
  • 3.3 接口继承类

1. 对象的类型——接口

在 TypeScript 中，我们使用接口（Interfaces）来定义对象的类型。

1.1 什么是接口

在面向对象语言中，接口（Interfaces）是一个很重要的概念，它是对行为的抽象，而具体如何行动需要由类（classes）去实现（implement）。

TypeScript 中的接口是一个非常灵活的概念，除了可用于对类的一部分行为进行抽象以外，也常用于对「对象的形状（Shape）」进行描述。

1.2 简单的例子

interface Person {
    name: string;
    age: number;
}

let tom: Person = {
    name: 'Tom',
    age: 25
};

上面的例子中，我们定义了一个接口 Person，接着定义了一个变量 tom，它的类型是 Person。这样，我们就约束了 tom 的形状必须和接口 Person 一致。

接口一般首字母大写。有的编程语言中会建议接口的名称加上 I 前缀。

定义的变量比接口少了一些属性是不允许的：

interface Person {
    name: string;
    age: number;
}

let tom: Person = {
    name: 'Tom'
};

// index.ts(6,5): error TS2322: Type '{ name: string; }' is not assignable to type 'Person'.
//   Property 'age' is missing in type '{ name: string; }'.

多一些属性也是不允许的：

interface Person {
    name: string;
    age: number;
}

let tom: Person = {
    name: 'Tom',
    age: 25,
    gender: 'male'
};

// index.ts(9,5): error TS2322: Type '{ name: string; age: number; gender: string; }' is not assignable to type 'Person'.
//   Object literal may only specify known properties, and 'gender' does not exist in type 'Person'.

可见，赋值的时候，变量的形状必须和接口的形状保持一致。

1.3 可选属性

有时我们希望不要完全匹配一个形状，那么可以用可选属性：

interface Person {
    name: string;
    age?: number;
}

let tom: Person = {
    name: 'Tom'
};

interface Person {
    name: string;
    age?: number;
}

let tom: Person = {
    name: 'Tom',
    age: 25
};

可选属性的含义是该属性可以不存在。

这时仍然不允许添加未定义的属性：

interface Person {
    name: string;
    age?: number;
}

let tom: Person = {
    name: 'Tom',
    age: 25,
    gender: 'male'
};

// examples/playground/index.ts(9,5): error TS2322: Type '{ name: string; age: number; gender: string; }' is not assignable to type 'Person'.
//   Object literal may only specify known properties, and 'gender' does not exist in type 'Person'.

1.4 任意属性

有时候我们希望一个接口允许有任意的属性，可以使用如下方式：

interface Person {
    name: string;
    age?: number;
    [propName: string]: any;
}

let tom: Person = {
    name: 'Tom',
    gender: 'male'
};

使用 [propName: string] 定义了任意属性取 string 类型的值。

需要注意的是，一旦定义了任意属性，那么确定属性和可选属性的类型都必须是它的类型的子集：

interface Person {
    name: string;
    age?: number;
    [propName: string]: string;
}

let tom: Person = {
    name: 'Tom',
    age: 25,
    gender: 'male'
};

// index.ts(3,5): error TS2411: Property 'age' of type 'number' is not assignable to string index type 'string'.
// index.ts(7,5): error TS2322: Type '{ [x: string]: string | number; name: string; age: number; gender: string; }' is not assignable to type 'Person'.
//   Index signatures are incompatible.
//     Type 'string | number' is not assignable to type 'string'.
//       Type 'number' is not assignable to type 'string'.

上例中，任意属性的值允许是 string，但是可选属性 age 的值却是 number，number 不是 string 的子属性，所以报错了。

另外，在报错信息中可以看出，此时 { name: 'Tom', age: 25, gender: 'male' } 的类型被推断成了 { [x: string]: string | number; name: string; age: number; gender: string; }，这是联合类型和接口的结合。

一个接口中只能定义一个任意属性。如果接口中有多个类型的属性，则可以在任意属性中使用联合类型：

interface Person {
    name: string;
    age?: number;
    [propName: string]: string | number;
}

let tom: Person = {
    name: 'Tom',
    age: 25,
    gender: 'male'
};

1.5 只读属性

有时候我们希望对象中的一些字段只能在创建的时候被赋值，那么可以用 readonly 定义只读属性：

interface Person {
    readonly id: number;
    name: string;
    age?: number;
    [propName: string]: any;
}

let tom: Person = {
    id: 89757,
    name: 'Tom',
    gender: 'male'
};

tom.id = 9527;

// index.ts(14,5): error TS2540: Cannot assign to 'id' because it is a constant or a read-only property.

上例中，使用 readonly 定义的属性 id 初始化后，又被赋值了，所以报错了。

注意，只读的约束存在于第一次给对象赋值的时候，而不是第一次给只读属性赋值的时候：

interface Person {
    readonly id: number;
    name: string;
    age?: number;
    [propName: string]: any;
}

let tom: Person = {
    name: 'Tom',
    gender: 'male'
};

tom.id = 89757;

// index.ts(8,5): error TS2322: Type '{ name: string; gender: string; }' is not assignable to type 'Person'.
//   Property 'id' is missing in type '{ name: string; gender: string; }'.
// index.ts(13,5): error TS2540: Cannot assign to 'id' because it is a constant or a read-only property.

上例中，报错信息有两处，第一处是在对 tom 进行赋值的时候，没有给 id 赋值。

第二处是在给 tom.id 赋值的时候，由于它是只读属性，所以报错了。

2. 类

传统方法中，JavaScript 通过构造函数实现类的概念，通过原型链实现继承。而在 ES6 中，我们终于迎来了 class。

TypeScript 除了实现了所有 ES6 中的类的功能以外，还添加了一些新的用法。

这一节主要介绍类的用法，下一节再介绍如何定义类的类型。

2.1 类的概念

虽然 JavaScript 中有类的概念，但是可能大多数 JavaScript 程序员并不是非常熟悉类，这里对类相关的概念做一个简单的介绍。

• 类（Class）：定义了一件事物的抽象特点，包含它的属性和方法
• 对象（Object）：类的实例，通过 new 生成
• 面向对象（OOP）的三大特性：封装、继承、多态
• 封装（Encapsulation）：将对数据的操作细节隐藏起来，只暴露对外的接口。外界调用端不需要（也不可能）知道细节，就能通过对外提供的接口来访问该对象，同时也保证了外界无法任意更改对象内部的数据
• 继承（Inheritance）：子类继承父类，子类除了拥有父类的所有特性外，还有一些更具体的特性
• 多态（Polymorphism）：由继承而产生了相关的不同的类，对同一个方法可以有不同的响应。比如 Cat 和 Dog 都继承自 Animal，但是分别实现了自己的 eat 方法。此时针对某一个实例，我们无需了解它是 Cat 还是 Dog，就可以直接调用 eat 方法，程序会自动判断出来应该如何执行 eat
• 存取器（getter & setter）：用以改变属性的读取和赋值行为
• 修饰符（Modifiers）：修饰符是一些关键字，用于限定成员或类型的性质。比如 public 表示公有属性或方法
• 抽象类（Abstract Class）：抽象类是供其他类继承的基类，抽象类不允许被实例化。抽象类中的抽象方法必须在子类中被实现
• 接口（Interfaces）：不同类之间公有的属性或方法，可以抽象成一个接口。接口可以被类实现（implements）。一个类只能继承自另一个类，但是可以实现多个接口

2.2 ES6 中类的用法

下面我们先回顾一下 ES6 中类的用法，更详细的介绍可以参考 [ECMAScript 6 入门 - Class]。

属性和方法

使用 class 定义类，使用 constructor 定义构造函数。

通过 new 生成新实例的时候，会自动调用构造函数。

class Animal {
    public name;
    constructor(name) {
        this.name = name;
    }
    sayHi() {
        return `My name is ${this.name}`;
    }
}

let a = new Animal('Jack');
console.log(a.sayHi()); // My name is Jack

类的继承

使用 extends 关键字实现继承，子类中使用 super 关键字来调用父类的构造函数和方法。

class Cat extends Animal {
  constructor(name) {
    super(name); // 调用父类的 constructor(name)
    console.log(this.name);
  }
  sayHi() {
    return 'Meow, ' + super.sayHi(); // 调用父类的 sayHi()
  }
}

let c = new Cat('Tom'); // Tom
console.log(c.sayHi()); // Meow, My name is Tom

存取器

使用 getter 和 setter 可以改变属性的赋值和读取行为：

class Animal {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  get name() {
    return 'Jack';
  }
  set name(value) {
    console.log('setter: ' + value);
  }
}

let a = new Animal('Kitty'); // setter: Kitty
a.name = 'Tom'; // setter: Tom
console.log(a.name); // Jack

静态方法

使用 static 修饰符修饰的方法称为静态方法，它们不需要实例化，而是直接通过类来调用：

class Animal {
  static isAnimal(a) {
    return a instanceof Animal;
  }
}

let a = new Animal('Jack');
Animal.isAnimal(a); // true
a.isAnimal(a); // TypeError: a.isAnimal is not a function

2.3 ES7 中类的用法

ES7 中有一些关于类的提案，TypeScript 也实现了它们，这里做一个简单的介绍。

实例属性

ES6 中实例的属性只能通过构造函数中的 this.xxx 来定义，ES7 提案中可以直接在类里面定义：

class Animal {
  name = 'Jack';

  constructor() {
    // ...
  }
}

let a = new Animal();
console.log(a.name); // Jack

静态属性

ES7 提案中，可以使用 static 定义一个静态属性：

class Animal {
  static num = 42;

  constructor() {
    // ...
  }
}

console.log(Animal.num); // 42

2.4 TypeScript 中类的用法

public private 和 protected

TypeScript 可以使用三种访问修饰符（Access Modifiers），分别是 public、private 和 protected。

• public 修饰的属性或方法是公有的，可以在任何地方被访问到，默认所有的属性和方法都是 public 的
• private 修饰的属性或方法是私有的，不能在声明它的类的外部访问
• protected 修饰的属性或方法是受保护的，它和 private 类似，区别是它在子类中也是允许被访问的

下面举一些例子：

class Animal {
  public name;
  public constructor(name) {
    this.name = name;
  }
}

let a = new Animal('Jack');
console.log(a.name); // Jack
a.name = 'Tom';
console.log(a.name); // Tom

上面的例子中，name 被设置为了 public，所以直接访问实例的 name 属性是允许的。

很多时候，我们希望有的属性是无法直接存取的，这时候就可以用 private 了：

class Animal {
  private name;
  public constructor(name) {
    this.name = name;
  }
}

let a = new Animal('Jack');
console.log(a.name); // Jack
a.name = 'Tom';

// index.ts(9,13): error TS2341: Property 'name' is private and only accessible within class 'Animal'.
// index.ts(10,1): error TS2341: Property 'name' is private and only accessible within class 'Animal'.

需要注意的是，TypeScript 编译之后的代码中，并没有限制 private 属性在外部的可访问性。

上面的例子编译后的代码是：

var Animal = (function () {
  function Animal(name) {
    this.name = name;
  }
  return Animal;
})();
var a = new Animal('Jack');
console.log(a.name);
a.name = 'Tom';

使用 private 修饰的属性或方法，在子类中也是不允许访问的：

class Animal {
  private name;
  public constructor(name) {
    this.name = name;
  }
}

class Cat extends Animal {
  constructor(name) {
    super(name);
    console.log(this.name);
  }
}

// index.ts(11,17): error TS2341: Property 'name' is private and only accessible within class 'Animal'.

而如果是用 protected 修饰，则允许在子类中访问：

class Animal {
  protected name;
  public constructor(name) {
    this.name = name;
  }
}

class Cat extends Animal {
  constructor(name) {
    super(name);
    console.log(this.name);
  }
}

当构造函数修饰为 private 时，该类不允许被继承或者实例化：

class Animal {
  public name;
  private constructor(name) {
    this.name = name;
  }
}
class Cat extends Animal {
  constructor(name) {
    super(name);
  }
}

let a = new Animal('Jack');

// index.ts(7,19): TS2675: Cannot extend a class 'Animal'. Class constructor is marked as private.
// index.ts(13,9): TS2673: Constructor of class 'Animal' is private and only accessible within the class declaration.

当构造函数修饰为 protected 时，该类只允许被继承：

class Animal {
  public name;
  protected constructor(name) {
    this.name = name;
  }
}
class Cat extends Animal {
  constructor(name) {
    super(name);
  }
}

let a = new Animal('Jack');

// index.ts(13,9): TS2674: Constructor of class 'Animal' is protected and only accessible within the class declaration.

参数属性

修饰符和readonly还可以使用在构造函数参数中，等同于类中定义该属性同时给该属性赋值，使代码更简洁。

class Animal {
  // public name: string;
  public constructor(public name) {
    // this.name = name;
  }
}

readonly

只读属性关键字，只允许出现在属性声明或索引签名或构造函数中。

class Animal {
  readonly name;
  public constructor(name) {
    this.name = name;
  }
}

let a = new Animal('Jack');
console.log(a.name); // Jack
a.name = 'Tom';

// index.ts(10,3): TS2540: Cannot assign to 'name' because it is a read-only property.

注意如果 readonly 和其他访问修饰符同时存在的话，需要写在其后面。

class Animal {
  // public readonly name;
  public constructor(public readonly name) {
    // this.name = name;
  }
}

抽象类

abstract 用于定义抽象类和其中的抽象方法。

什么是抽象类？

首先，抽象类是不允许被实例化的：

abstract class Animal {
  public name;
  public constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  public abstract sayHi();
}

let a = new Animal('Jack');

// index.ts(9,11): error TS2511: Cannot create an instance of the abstract class 'Animal'.

上面的例子中，我们定义了一个抽象类 Animal，并且定义了一个抽象方法 sayHi。在实例化抽象类的时候报错了。

其次，抽象类中的抽象方法必须被子类实现：

abstract class Animal {
  public name;
  public constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  public abstract sayHi();
}

class Cat extends Animal {
  public eat() {
    console.log(`${this.name} is eating.`);
  }
}

let cat = new Cat('Tom');

// index.ts(9,7): error TS2515: Non-abstract class 'Cat' does not implement inherited abstract member 'sayHi' from class 'Animal'.

上面的例子中，我们定义了一个类 Cat 继承了抽象类 Animal，但是没有实现抽象方法 sayHi，所以编译报错了。

下面是一个正确使用抽象类的例子：

abstract class Animal {
  public name;
  public constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  public abstract sayHi();
}

class Cat extends Animal {
  public sayHi() {
    console.log(`Meow, My name is ${this.name}`);
  }
}

let cat = new Cat('Tom');

上面的例子中，我们实现了抽象方法 sayHi，编译通过了。

需要注意的是，即使是抽象方法，TypeScript 的编译结果中，仍然会存在这个类，上面的代码的编译结果是：

var __extends =
  (this && this.__extends) ||
  function (d, b) {
    for (var p in b) if (b.hasOwnProperty(p)) d[p] = b[p];
    function __() {
      this.constructor = d;
    }
    d.prototype = b === null ? Object.create(b) : ((__.prototype = b.prototype), new __());
  };
var Animal = (function () {
  function Animal(name) {
    this.name = name;
  }
  return Animal;
})();
var Cat = (function (_super) {
  __extends(Cat, _super);
  function Cat() {
    _super.apply(this, arguments);
  }
  Cat.prototype.sayHi = function () {
    console.log('Meow, My name is ' + this.name);
  };
  return Cat;
})(Animal);
var cat = new Cat('Tom');

2.5 类的类型

给类加上 TypeScript 的类型很简单，与接口类似：

class Animal {
  name: string;
  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }
  sayHi(): string {
    return `My name is ${this.name}`;
  }
}

let a: Animal = new Animal('Jack');
console.log(a.sayHi()); // My name is Jack

3. 类与接口

之前学习过，接口（Interfaces）可以用于对「对象的形状（Shape）」进行描述。

这一章主要介绍接口的另一个用途，对类的一部分行为进行抽象。

3.1 类实现接口

实现（implements）是面向对象中的一个重要概念。一般来讲，一个类只能继承自另一个类，有时候不同类之间可以有一些共有的特性，这时候就可以把特性提取成接口（interfaces），用 implements 关键字来实现。这个特性大大提高了面向对象的灵活性。

举例来说，门是一个类，防盗门是门的子类。如果防盗门有一个报警器的功能，我们可以简单的给防盗门添加一个报警方法。这时候如果有另一个类，车，也有报警器的功能，就可以考虑把报警器提取出来，作为一个接口，防盗门和车都去实现它：

interface Alarm {
    alert(): void;
}

class Door {
}

class SecurityDoor extends Door implements Alarm {
    alert() {
        console.log('SecurityDoor alert');
    }
}

class Car implements Alarm {
    alert() {
        console.log('Car alert');
    }
}

一个类可以实现多个接口：

interface Alarm {
    alert(): void;
}

interface Light {
    lightOn(): void;
    lightOff(): void;
}

class Car implements Alarm, Light {
    alert() {
        console.log('Car alert');
    }
    lightOn() {
        console.log('Car light on');
    }
    lightOff() {
        console.log('Car light off');
    }
}

上例中，Car 实现了 Alarm 和 Light 接口，既能报警，也能开关车灯。

3.2 接口继承接口

接口与接口之间可以是继承关系：

interface Alarm {
    alert(): void;
}

interface LightableAlarm extends Alarm {
    lightOn(): void;
    lightOff(): void;
}

这很好理解，LightableAlarm 继承了 Alarm，除了拥有 alert 方法之外，还拥有两个新方法 lightOn 和 lightOff。

3.3 接口继承类

常见的面向对象语言中，接口是不能继承类的，但是在 TypeScript 中却是可以的：

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

interface Point3d extends Point {
    z: number;
}

let point3d: Point3d = {x: 1, y: 2, z: 3};

为什么 TypeScript 会支持接口继承类呢？

实际上，当我们在声明 class Point 时，除了会创建一个名为 Point 的类之外，同时也创建了一个名为 Point 的类型（实例的类型）。

所以我们既可以将 Point 当做一个类来用（使用 new Point 创建它的实例）：

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

const p = new Point(1, 2);

也可以将 Point 当做一个类型来用（使用 : Point 表示参数的类型）：

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

function printPoint(p: Point) {
    console.log(p.x, p.y);
}

printPoint(new Point(1, 2));

这个例子实际上可以等价于：

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

interface PointInstanceType {
    x: number;
    y: number;
}

function printPoint(p: PointInstanceType) {
    console.log(p.x, p.y);
}

printPoint(new Point(1, 2));

上例中我们新声明的 PointInstanceType 类型，与声明 class Point 时创建的 Point 类型是等价的。

所以回到 Point3d 的例子中，我们就能很容易的理解为什么 TypeScript 会支持接口继承类了：

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

interface PointInstanceType {
    x: number;
    y: number;
}

// 等价于 interface Point3d extends PointInstanceType
interface Point3d extends Point {
    z: number;
}

let point3d: Point3d = {x: 1, y: 2, z: 3};

当我们声明 interface Point3d extends Point 时，Point3d 继承的实际上是类 Point 的实例的类型。

换句话说，可以理解为定义了一个接口 Point3d 继承另一个接口 PointInstanceType。

所以「接口继承类」和「接口继承接口」没有什么本质的区别。

值得注意的是，PointInstanceType 相比于 Point，缺少了 constructor 方法，这是因为声明 Point 类时创建的 Point 类型是不包含构造函数的。另外，除了构造函数是不包含的，静态属性或静态方法也是不包含的（实例的类型当然不应该包括构造函数、静态属性或静态方法）。

换句话说，声明 Point 类时创建的 Point 类型只包含其中的实例属性和实例方法：

class Point {
    /** 静态属性，坐标系原点 */
    static origin = new Point(0, 0);
    /** 静态方法，计算与原点距离 */
    static distanceToOrigin(p: Point) {
        return Math.sqrt(p.x * p.x + p.y * p.y);
    }
    /** 实例属性，x 轴的值 */
    x: number;
    /** 实例属性，y 轴的值 */
    y: number;
    /** 构造函数 */
    constructor(x: number, y: number) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
    /** 实例方法，打印此点 */
    printPoint() {
        console.log(this.x, this.y);
    }
}

interface PointInstanceType {
    x: number;
    y: number;
    printPoint(): void;
}

let p1: Point;
let p2: PointInstanceType;

上例中最后的类型 Point 和类型 PointInstanceType 是等价的。

同样的，在接口继承类的时候，也只会继承它的实例属性和实例方法。