十分鐘教你理解TypeScript中的泛型

本文介紹TypeScript中泛型的概念，以簡單直白的方式，向那些不瞭解此概念，但渴望在工作中使用它的開發者，提供入門指導。 ...

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原文出處：https://blog.bitsrc.io/understanding-generics-in-typescript-1c041dc37569

你將在本文中學到什麼

本文介紹TypeScript中泛型（Generics）的概念和用法，它為什麼重要，及其使用場景。我們會以一些清晰的例子，介紹其語法，類型和如何構建參數。你可以在你的集成開發環境中跟著實踐。

準備工作

要從本文中跟著學習的話，你需要在電腦上準備以下東西：

安裝Node.js：你可以運行命令行檢查Node是否安裝好了。

node -v

安裝Node Package Manager：通常安裝Node時，它會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的全局環境安裝TypeScript。
```
npm install -g typescript
```
集成開發環境：本文將使用微軟團隊開發的Visual Studio Code。可以在這裡下載。進入其下載的目錄，並按照提示進行安裝。記得選擇“添加打開代碼”（Add open with code）選項，這樣你就可以在本機從任何位置輕鬆打開VS Code了。

本文是寫給各層次的TypeScript開發人員的，包括但並不只是初學者。這裡給出了設置工作環境的步驟，是為了照顧那些TypeScript和Visual Studio Code的新手們。

TypeScript里的泛型是個啥

在TypeScript中，泛型是一種創建可復用代碼組件的工具。這種組件不只能被一種類型使用，而是能被多種類型復用。類似於參數的作用，泛型是一種用以增強類（classes）、類型（types）和介面（interfaces）能力的非常可靠的手段。這樣，我們開發者，就可以輕鬆地將那些可復用的代碼組件，適用於各種輸入。然而，不要把TypeScript中的泛型錯當成any類型來使用——你會在後面看到這兩者的不同。

類似C#和Java這種語言，在它們的工具箱里，泛型是創建可復用代碼組件的主要手段之一。即，用於創建一個適用於多種類型的代碼組件。這允許用戶以他們自己的類使用該泛型組件。

在VS Code中配置TypeScript

在電腦中創建一個新文件夾，然後使用VS Code 打開它（如果你跟著從頭開始操作，那你已經安裝好了）。

在VS Code中，創建一個app.ts文件。我的TypeScript代碼都會放在這裡面。

把下麵打日誌的代碼拷貝到編輯器中：

console.log("hello TypeScript");

按下F5鍵，你會看到一個像這樣的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"
      ]
    }
  ]
}

裡面的name欄位的值，本來是Launch Program，我把它改成了TypeScript。你可以把它改成其他值。

點擊Terminal Tab，選擇Run Tasks，再選擇一個Task Runner："TypeScript Watch Mode"，然後會彈出一個tasks.json文件，把它改成下麵像這樣：

 {
  // 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，創建另一個文件tsconfig.json。把下麵的代碼拷貝進去:

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

這樣，Task Runner就可以把TypeScript編譯成JavaScript，並且可監聽到文件的變化，實時編譯。

再次點擊Ternimal標簽，選擇Run Build Task，再選擇tsc: watch - tsconfig.json，可以看到終端出現的信息：

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

你可以使用VS Code的調試功能編譯TypeScript文件。　　

設置好了開發環境，你就可以著手處理TypeScript泛型概念相關的問題了。

找到問題

TypeScript中不建議使用any類型，原因有幾點，你可以在本文看到。其中一個原因，就是調試時缺乏完整的信息。而選擇VS Code作為開發工具的一個很好的理由，就是它帶來的基於這些信息的智能感知。

如果你有一個類，存儲著一個集合。有方法向該集合里添加東西，也有方法通過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];
  }
}

你可以很快辨識出，此集合被顯示定義為一個string類型的集合，顯然是不能在其中使用number的。如果想要處理number的話，可以創建一個接受number而不是string的集合。著是一個不錯的選擇，但有一個很大的缺點——代碼重覆。代碼重覆，最終會導致編寫和調試代碼的時間增多，並且降低記憶體的使用效率。

另一個選擇，是使用any類型代替string類型定義剛纔的類，像下麵這樣：

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，該集合支持你給出的任何類型。如果你創建像這樣的邏輯構建此集合的話：

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

這添加了字元串"hello"和"world"到集合中，你可以打出像length這樣的屬性，返回任意一個集合元素的長度。　　

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

字元串"hello"有五個字元，運行TypeScript代碼，你可以在調試模式下看到它。　　

請註意，當你滑鼠懸停在length屬性上時，VS Code的智能感知沒有提供任何信息，因為它不知道你選擇使用的確切類型。當你像下麵這樣，把其中一個添加的元素修改為其他類型時，比如number，這種不能被智能感知到的情況會體現得更加明顯：

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

你打出一個undefined的結果，仍然沒有什麼有用信息。如果你更進一步，決定列印string的子字元串——它會報運行時錯誤，但不指不出任何具體的內容，更重要的是，編譯器沒有給出任何類型不匹配的編譯時錯誤。　　

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

這僅僅是使用any類型定義該集合的一種後果罷了。

理解中心思想

剛纔使用any類型導致的問題，可以用TypeScript中的泛型來解決。其中心思想是類型安全。使用泛型，你可以用一種編譯器能理解的，並且合乎我們判斷的方式，指定類、類型和介面的實例。正如在其他強類型語言中的情況一樣，用這種方法，就可以在編譯時發現你的類型錯誤，從而保證了類型安全。

泛型的語法像這樣：

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

你可以在之前創建的集合中使用泛型，用尖括弧括起來。　　

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));

如果將帶有尖括弧的新邏輯複製到代碼編輯器中，你會立即註意到"001"下的波浪線。這是因為，TypeScript現在可以從指定的泛型類型推斷出001不是字元串。在T出現的地方，就可以使用string類型，這就實現了類型安全。本質上，這個集合的輸出可以是任何類型，但你指明瞭它應該是string類型，所以編譯器推斷它就是string類型。這裡使用的泛型聲明是在類級別，它也可以在其他級別定義，如靜態方法級別和實例方法級別，你稍後會看到。

使用泛型

你可以在泛型聲明中，包含多個類型參數，它們只需要用逗號分隔，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，類型參數也可以在函數中顯式使用，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，當你要創建一個新的集合時，在方法級別聲明的泛型，現在也會在方法調用級別中被指示，像這樣：　　

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

你還可註意到，在滑鼠懸停時，VS Code智能感知能夠推斷出第二個add函數調用仍然是string類型。

泛型聲明同樣適用於靜態方法:

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

雖然初始化靜態方法時，可使用泛型類型，但是，對初始化靜態屬性則不能。

泛型約束

現在，你已經對泛型有比較好的認識，是時候提到泛型的核心缺點及其實用的解決方案了。使用泛型，許多屬性的類型都能被TypeScript推斷出來，然而，在某些TypeScript不能做出準確推斷的地方，它不會做任何假設。為了類型安全，你需要將這些要求或者約束定義為介面，併在泛型初始化中繼承它們。

如果你有這樣一個非常簡單的函數：

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

因為TypeScript無法推斷出arg參數是什麼類型，不能證明所有類型都具有length屬性，因此不能假設它是一個字元串（具有length屬性）。所以，你會在length屬性下看到一條波浪線。如前所述，你需要創建一個介面，讓泛型的初始化可以繼承它，以便編譯器不再報警。　　

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屬性的類型。定義它之後，函數調用語句也必須更改，因為它不再適用於所有類型。所以它應看起來是這樣：　　

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

這是一個很基礎的例子。但理解了它，你就能看到在使用泛型時，設置泛型約束是多麼有用。

為什麼是泛型

一個活躍於Stack Overflow社區的成員，Behrooz，在後續內容中很好的回答了這個問題。在TypeScript中使用泛型的主要原因是使類型，類或介面充當參數。它幫助我們為不同類型的輸入重用相同的代碼，因為類型本身可用作參數。

泛型的一些好處有：

定義輸入和輸出參數類型之間的關係。比如

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

允許你確保輸入和輸出使用相同的類型，儘管輸入是用的數組。

可使用編譯時更強大的類型檢查。在上訴示例中，編譯器讓你知道數組方法可用於輸入，任何其他方法則不行。
你可以去掉不需要的強制類型轉換。比如，如果你有一個常量列表：

Array<Item> a = [];

變數數組時，你可以由智能感知訪問到Item類型的所有成員。

其他資源

官方文檔

結論

你已經看完了泛型概念的概述，並看到了各種示例來幫助揭示它背後的思想。起初，泛型的概念可能令人困惑，我建議，把本文再讀一遍，並查閱本文所提供的額外資源，幫助自己更好地理解。泛型是一個很棒的概念，可以幫助我們在JavaScript中，更好地控制輸入和輸出。請快樂地編碼吧！