typescript （TS）进阶篇 --- 内置高阶泛型工具类型（Utility Type）

第一部分 前置内容

关键字

keyof 索引查询

对应任何类型T,keyof T的结果为该类型上所有公有属性key的联合：

interface Eg1 {
  name: string,
  readonly age: number,
}
// T1的类型实则是name | age
type T1 = keyof Eg1

class Eg2 {
  private name: string;
  public readonly age: number;
  protected home: string;
}
// T2实则被约束为 age
// 而name和home不是公有属性，所以不能被keyof获取到
type T2 = keyof Eg2

infer

• 表示在extends条件语句中待推断得类型变量

type Union<T> = T extends Array<infer U> ? U: never

• 如果泛型参数T满足约束条件Array 那么就返回这个类型变量U
• 有点懵逼再来一个

type ParamType<T> = T extends (param: infer P) => any ? P: T;
// 解析如果T能赋值给(param: infer P) => any 类型，就返回P，否则就返回T

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

type Func = (dog:IDog) => void;

type Param = ParamType<Func>; // IDog
type TypeString = ParamType<string> // string

T[K] 索引访问

interface Eg1 {
  name: string,
  readonly age: number,
}
// string
type V1 = Eg1['name']
// string | number
type V2 = Eg1['name' | 'age']
// any
type V2 = Eg1['name' | 'age2222']
// string | number
type V3 = Eg1[keyof Eg1]

T[keyof T]的方式，可以获取到T所有key的类型组成的联合类型； T[keyof K]的方式，获取到的是T中的key且同时存在于K时的类型组成的联合类型； 注意：如果[]中的key有不存在T中的，则是any；因为ts也不知道该key最终是什么类型，所以是any；且也会报错；

& 交叉类型注意点

交叉类型取的多个类型的并集，但是如果相同key但是类型不同，则该key为never。

interface Eg1 {
  name: string,
  age: number,
}

interface Eg2 {
  color: string,
  age: string,
}

/**
 * T的类型为 {name: string; age: never; color: string}
 * 注意，age因为Eg1和Eg2中的类型不一致，所以交叉后age的类型是never
 */
type T = Eg1 & Eg2
// 可通过如下示例验证
const val: T = {
  name: '',
  color: '',
  age: (function a() {
    throw Error()
  })(),
}

extends关键词特性（重点）

• 用于接口，表示继承

interface T1 {
  name: string,
}

interface T2 {
  sex: number,
}

/**
 * @example
 * T3 = {name: string, sex: number, age: number}
 */
interface T3 extends T1, T2 {
  age: number,
}

注意，接口支持多重继承，语法为逗号隔开。如果是type实现继承，则可以使用交叉类型type A = B & C & D。

• 表示条件类型，可用于条件判断

表示条件判断，如果前面的条件满足，则返回问号后的第一个参数，否则第二个。类似于js的三元运算。

/**
 * @example
 * type A1 = 1
 */
type A1 = 'x' extends 'x' ? 1 : 2;

/**
 * @example
 * type A2 = 2
 */
type A2 = 'x' | 'y' extends 'x' ? 1 : 2;

/**
 * @example
 * type A3 = 1 | 2
 */
type P<T> = T extends 'x' ? 1 : 2;
type A3 = P<'x' | 'y'>

提问：为什么A2和A3的值不一样？

• 如果用于简单的条件判断，则是直接判断前面的类型是否可分配给后面的类型
• 若extends前面的类型是泛型，且泛型传入的是联合类型时，则会依次判断该联合类型的所有子类型是否可分配给extends后面的类型（是一个分发的过程）。

总结，就是extends前面的参数为联合类型时则会分解（依次遍历所有的子类型进行条件判断）联合类型进行判断。然后将最终的结果组成新的联合类型。

• 阻止extends关键词对于联合类型的分发特性

如果不想被分解（分发），做法也很简单，可以通过简单的元组类型包裹以下：

type P<T> = [T] extends ['x'] ? 1 : 2;
/**
 * type A4 = 2;
 */
type A4 = P<'x' | 'y'>

条件类型的分布式特性文档

类型兼容性

集合论中，如果一个集合的所有元素在集合B中都存在，则A是B的子集；

类型系统中，如果一个类型的属性更具体，则该类型是子类型。（因为属性更少则说明该类型约束的更宽泛，是父类型）

因此，我们可以得出基本的结论：子类型比父类型更加具体,父类型比子类型更宽泛。 下面我们也将基于类型的可复制性（可分配性）、协变、逆变、双向协变等进行进一步的讲解。

可赋值性

interface Animal {
  name: string;
}

interface Dog extends Animal {
  break(): void;
}

let a: Animal;
let b: Dog;

// 可以赋值，子类型更佳具体，可以赋值给更佳宽泛的父类型
a = b;
// 反过来不行
b = a;

• 可赋值性在联合类型中的特性

type A = 1 | 2 | 3;
type B = 2 | 3;
let a: A;
let b: B;

// 不可赋值
b = a;
// 可以赋值
a = b;

是不是A的类型更多，A就是子类型呢？恰恰相反，A此处类型更多但是其表达的类型更宽泛，所以A是父类型，B是子类型。

因此b = a不成立（父类型不能赋值给子类型），而a = b成立（子类型可以赋值给父类型）。

协变

interface Animal {
  name: string;
}

interface Dog extends Animal {
  break(): void;
}

let Eg1: Animal;
let Eg2: Dog;
// 兼容，可以赋值
Eg1 = Eg2;

let Eg3: Array<Animal>
let Eg4: Array<Dog>
// 兼容，可以赋值
Eg3 = Eg4

通过Eg3和Eg4来看，在Animal和Dog在变成数组后，Array依旧可以赋值给Array，因此对于type MakeArray = Array来说就是协变的。

最后引用维基百科中的定义：

协变与逆变(Covariance and contravariance )是在计算机科学中，描述具有父/子型别关系的多个型别通过型别构造器、构造出的多个复杂型别之间是否有父/子型别关系的用语。

简单说就是，具有父子关系的多个类型，在通过某种构造关系构造成的新的类型，如果还具有父子关系则是协变的，而关系逆转了（子变父，父变子）就是逆变的。可能听起来有些抽象，下面我们将用更具体的例子进行演示说明：

逆变

interface Animal {
  name: string;
}

interface Dog extends Animal {
  break(): void;
}

type AnimalFn = (arg: Animal) => void
type DogFn = (arg: Dog) => void

let Eg1: AnimalFn;
let Eg2: DogFn;
// 不再可以赋值了，
// AnimalFn = DogFn不可以赋值了, Animal = Dog是可以的
Eg1 = Eg2;
// 反过来可以
Eg2 = Eg1;

理论上，Animal = Dog是类型安全的，那么AnimalFn = DogFn也应该类型安全才对，为什么Ts认为不安全呢？看下面的例子：

let animal: AnimalFn = (arg: Animal) => {}
let dog: DogFn = (arg: Dog) => {
  arg.break();
}

// 假设类型安全可以赋值
animal = dog;
// 那么animal在调用时约束的参数，缺少dog所需的参数，此时会导致错误
animal({name: 'cat'});

从这个例子看到，如果dog函数赋值给animal函数，那么animal函数在调用时，约束的是参数必须要为Animal类型（而不是Dog），但是animal实际为dog的调用，此时就会出现错误。

因此，Animal和Dog在进行type Fn = (arg: T) => void构造器构造后，父子关系逆转了，此时成为“逆变”。

双向协变

Ts在函数参数的比较中实际上默认采取的策略是双向协变：只有当源函数参数能够赋值给目标函数或者反过来时才能赋值成功。

这是不稳定的，因为调用者可能传入了一个具有更精确类型信息的函数，但是调用这个传入的函数的时候却使用了不是那么精确的类型信息（典型的就是上述的逆变）。 但是实际上，这极少会发生错误，并且能够实现很多JavaScript里的常见模式：

// lib.dom.d.ts中EventListener的接口定义
interface EventListener {
  (evt: Event): void;
}
// 简化后的Event
interface Event {
  readonly target: EventTarget | null;
  preventDefault(): void;
}
// 简化合并后的MouseEvent
interface MouseEvent extends Event {
  readonly x: number;
  readonly y: number;
}

// 简化后的Window接口
interface Window {
  // 简化后的addEventListener
  addEventListener(type: string, listener: EventListener)
}

// 日常使用
window.addEventListener('click', (e: Event) => {});
window.addEventListener('mouseover', (e: MouseEvent) => {});

可以看到Window的listener函数要求参数是Event，但是日常使用时更多时候传入的是Event子类型。但是这里可以正常使用，正是其默认行为是双向协变的原因。可以通过tsconfig.js中修改strictFunctionType属性来严格控制协变和逆变。

敲重点！！！敲重点！！！敲重点！！！

infer关键词的功能暂时先不做太详细的说明了，主要是用于extends的条件类型中让Ts自己推到类型，具体的可以查阅官网。但是关于infer的一些容易让人忽略但是非常重要的特性，这里必须要提及一下：

• infer推导的名称相同并且都处于逆变的位置，则推导的结果将会是交叉类型。

type Bar<T> = T extends {
  a: (x: infer U) => void;
  b: (x: infer U) => void;
} ? U : never;

// type T1 = string
type T1 = Bar<{ a: (x: string) => void; b: (x: string) => void }>;

// type T2 = never
type T2 = Bar<{ a: (x: string) => void; b: (x: number) => void }>;

• infer推导的名称相同并且都处于协变的位置，则推导的结果将会是联合类型。

type Foo<T> = T extends {
  a: infer U;
  b: infer U;
} ? U : never;

// type T1 = string
type T1 = Foo<{ a: string; b: string }>;

// type T2 = string | number
type T2 = Foo<{ a: string; b: number }>;

inter与协变逆变的参考文档点击这里

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第二部分 Ts内置类型工具原理解析

Partial实现原理解析

Partial将T的所有属性变成可选的。

/**
 * 核心实现就是通过映射类型遍历T上所有的属性，
 * 然后将每个属性设置为可选属性
 */
type Partial<T> = {
  [P in keyof T]?: T[P];
}

• [P in keyof T]通过映射类型，遍历T上的所有属性
• ?:设置为属性为可选的
• T[P]设置类型为原来的类型

扩展一下，将制定的key变成可选类型:

/**
 * 主要通过K extends keyof T约束K必须为keyof T的子类型
 * keyof T得到的是T的所有key组成的联合类型
 */
type PartialOptional<T, K extends keyof T> = {
  [P in K]?: T[P];
}

/**
 * @example
 *     type Eg1 = { key1?: string; key2?: number }
 */
type Eg1 = PartialOptional<{
  key1: string,
  key2: number,
  key3: ''
}, 'key1' | 'key2'>;

Readonly原理解析

/**
 * 主要实现是通过映射遍历所有key，
 * 然后给每个key增加一个readonly修饰符
 */
type Readonly<T> = {
  readonly [P in keyof T]: T[P]
}

/**
 * @example
 * type Eg = {
 *   readonly key1: string;
 *   readonly key2: number;
 * }
 */
type Eg = Readonly<{
  key1: string,
  key2: number,
}>

Pick

挑选一组属性并组成一个新的类型。

type Pick<T, K extends keyof T> = {
    [P in K]: T[P];
};

基本和上述同样的知识点，就不再赘述了。

Record

构造一个type，key为联合类型中的每个子类型，类型为T。文字不好理解，先看例子：

/**
 * @example
 * type Eg1 = {
 *   a: { key1: string; };
 *   b: { key1: string; };
 * }
 * @desc 就是遍历第一个参数'a' | 'b'的每个子类型，然后将值设置为第二参数
 */
type Eg1 = Record<'a' | 'b', {key1: string}>

Record具体实现：

/**
 * 核心实现就是遍历K，将值设置为T
 */
type Record<K extends keyof any, T> = {
  [P in K]: T
}

/**
 * @example
 * type Eg2 = {a: B, b: B}
 */
interface A {
  a: string,
  b: number,
}
interface B {
  key1: number,
  key2: string,
}
type Eg2 = Record<keyof A, B>

• 值得注意的是keyof any得到的是string | number | symbol
• 原因在于类型key的类型只能为string | number | symbol

扩展: 同态与非同态。划重点！！！ 划重点！！！ 划重点！！！

• Partial、Readonly和Pick都属于同态的，即其实现需要输入类型T来拷贝属性，因此属性修饰符（例如readonly、?:）都会被拷贝。可从下面例子验证：

/**
 * @example
 * type Eg = {readonly a?: string}
 */
type Eg = Pick<{readonly a?: string}, 'a'>

从Eg的结果可以看到，Pick在拷贝属性时，连带拷贝了readonly和?:的修饰符。

• Record是非同态的，不需要拷贝属性，因此不会拷贝属性修饰符

可能到这里就有小伙伴疑惑了，为什么Pick拷贝了属性，而Record没有拷贝？我们来对比一下其实现：

type Pick<T, K extends keyof T> = {
    [P in K]: T[P];
};

type Record<K extends keyof any, T> = {
  [P in K]: T
}

可以看到Pick的实现中，注意P in K（本质是P in keyof T），T为输入的类型，而keyof T则遍历了输入类型；而Record的实现中，并没有遍历所有输入的类型，K只是约束为keyof any的子类型即可。

最后再类比一下Pick、Partial、readonly这几个类型工具，无一例外，都是使用到了keyof T来辅助拷贝传入类型的属性。

Exclude原理解析

Exclude提取存在于T，但不存在于U的类型组成的联合类型。

/**
 * 遍历T中的所有子类型，如果该子类型约束于U（存在于U、兼容于U），
 * 则返回never类型，否则返回该子类型
 */
type Exclude<T, U> = T extends U ? never : T;

/**
 * @example
 * type Eg = 'key1'
 */
type Eg = Exclude<'key1' | 'key2', 'key2'>

敲重点！！！

• never表示一个不存在的类型
• never与其他类型的联合后，是没有never的

/**
 * @example
 * type Eg2 = string | number
 */
type Eg2 = string | number | never

因此上述Eg其实就等于key1 | never,也就是type Eg = key1

Extract

Extract提取联合类型T和联合类型U的所有交集。

type Extract<T, U> = T extends U ? T : never;

/**
 * @example
 *  type Eg = 'key1'
 */
type Eg = Extract<'key1' | 'key2', 'key1'>

Omit原理解析

Omit从类型T中剔除K中的所有属性。

/**
 * 利用Pick实现Omit
 */
type Omit = Pick<T, Exclude<keyof T, K>>;

• 换种思路想一下，其实现可以是利用Pick提取我们需要的keys组成的类型
• 因此也就是 Omit = Pick
• 而我们需要的属性联合就是，从T的属性联合中排出存在于联合类型K中的
• 因此也就是Exclude;

如果不利用Pick实现呢?

/**
 * 利用映射类型Omit
 */
type Omit2<T, K extends keyof any> = {
  [P in Exclude<keyof T, K>]: T[P]
}

• 其实现类似于Pick的原理实现
• 区别在于是遍历的我们需要的属性不一样
• 我们需要的属性和上面的例子一样，就是Exclude
• 因此，遍历就是[P in Exclude]

Parameters 和 ReturnType

Parameters 获取函数的参数类型，将每个参数类型放在一个元组中。

/**
 * @desc 具体实现
 */
type Parameters<T extends (...args: any) => any> = T extends (...args: infer P) => any ? P : never;

/**
 * @example
 * type Eg = [arg1: string, arg2: number];
 */
type Eg = Parameters<(arg1: string, arg2: number) => void>;

• Parameters首先约束参数T必须是个函数类型，所以(...args: any) => any>替换成Function也是可以的
• 具体实现就是，判断T是否是函数类型，如果是则使用inter P让ts自己推导出函数的参数类型，并将推导的结果存到类型P上，否则就返回never；

敲重点！！！敲重点！！！敲重点！！！

• infer关键词作用是让Ts自己推导类型，并将推导结果存储在其参数绑定的类型上。Eg:infer P 就是将结果存在类型P上，供使用。
• infer关键词只能在extends条件类型上使用，不能在其他地方使用。

再敲重点！！！再敲重点！！！再敲重点！！！

• type Eg = [arg1: string, arg2: number]这是一个元组，但是和我们常见的元组type tuple = [string, number]。官网未提到该部分文档说明，其实可以把这个作为类似命名元组，或者具名元组的意思去理解。实质上没有什么特殊的作用，比如无法通过这个具名去取值不行的。但是从语义化的角度，个人觉得多了语义化的表达罢了。
• 定义元祖的可选项，只能是最后的选项

/**
 * 普通方式
 */
type Tuple1 = [string, number?];
const a: Tuple1 = ['aa', 11];
const a2: Tuple1 = ['aa'];

/**
 * 具名方式
 */
type Tuple2 = [name: string, age?: number];
const b: Tuple2 = ['aa', 11];
const b2: Tuple2 = ['aa'];

扩展：infer实现一个推导数组所有元素的类型：

/**
 * 约束参数T为数组类型，
 * 判断T是否为数组，如果是数组类型则推导数组元素的类型
 */
type FalttenArray<T extends Array<any>> = T extends Array<infer P> ? P : never;

/**
 * type Eg1 = number | string;
 */
type Eg1 = FalttenArray<[number, string]>
/**
 * type Eg2 = 1 | 'asd';
 */
type Eg2 = FalttenArray<[1, 'asd']>

ReturnType 获取函数的返回值类型。

/**
 * @desc ReturnType的实现其实和Parameters的基本一样
 * 无非是使用infer R的位置不一样。
 */
type ReturnType<T extends (...args: any) => any> = T extends (...args: any) => infer R ? R : any;

ConstructorParameters

ConstructorParameters可以获取类的构造函数的参数类型，存在一个元组中。

/**
 * 核心实现还是利用infer进行推导构造函数的参数类型
 */
type ConstructorParameters<T extends abstract new (...args: any) => any> = T extends abstract new (...args: infer P) => any ? P : never;


/**
 * @example
 * type Eg = string;
 */
interface ErrorConstructor {
  new(message?: string): Error;
  (message?: string): Error;
  readonly prototype: Error;
}
type Eg = ConstructorParameters<ErrorConstructor>;

/**
 * @example
 * type Eg2 = [name: string, sex?: number];
 */
class People {
  constructor(public name: string, sex?: number) {}
}
type Eg2 = ConstructorParameters<typeof People>

• 首先约束参数T为拥有构造函数的类。注意这里有个abstract修饰符，等下会说明。
• 实现时，判断T是满足约束的类时，利用infer P自动推导构造函数的参数类型，并最终返回该类型。

敲重点！！！敲重点！！！敲重点！！！

那么疑问来了，为什么要对T要约束为abstract抽象类呢？看下面例子：

/**
 * 定义一个普通类
 */
class MyClass {}
/**
 * 定义一个抽象类
 */
abstract class MyAbstractClass {}

// 可以赋值
const c1: typeof MyClass = MyClass
// 报错，无法将抽象构造函数类型分配给非抽象构造函数类型
const c2: typeof MyClass = MyAbstractClass

// 可以赋值
const c3: typeof MyAbstractClass = MyClass
// 可以赋值
const c4: typeof MyAbstractClass = MyAbstractClass

由此看出，如果将类型定义为抽象类（抽象构造函数），则既可以赋值为抽象类，也可以赋值为普通类；而反之则不行。

再敲重点！！！再敲重点！！！再敲重点！！！

这里继续提问，直接使用类作为类型，和使用typeof 类作为类型，有什么区别呢？

/**
 * 定义一个类
 */
class People {
  name: number;
  age: number;
  constructor() {}
}

// p1可以正常赋值
const p1: People = new People();
// 等号后面的People报错，类型“typeof People”缺少类型“People”中的以下属性: name, age
const p2: People = People;

// p3报错，类型 "People" 中缺少属性 "prototype"，但类型 "typeof People" 中需要该属性
const p3: typeof People = new People();
// p4可以正常赋值
const p4: typeof People = People;

结论是这样的：

• 当把类直接作为类型时，该类型约束的是该类型必须是类的实例；即该类型获取的是该类上的实例属性和实例方法（也叫原型方法）；
• 当把typeof 类作为类型时，约束的满足该类的类型；即该类型获取的是该类上的静态属性和方法。

最后，只需要对infer的使用换个位置，便可以获取构造函数返回值的类型：

type InstanceType<T extends abstract new (...args: any) => any> = T extends abstract new (...args: any) => infer R ? R : any;

Ts compiler内部实现的类型

• Uppercase

/**
 * @desc 构造一个将字符串转大写的类型
 * @example
 * type Eg1 = 'ABCD';
 */
type Eg1 = Uppercase<'abcd'>;

• Lowercase

/**
 * @desc 构造一个将字符串转小大写的类型
 * @example
 * type Eg2 = 'abcd';
 */
type Eg2 = Lowercase<'ABCD'>;

• Capitalize

/**
 * @desc 构造一个将字符串首字符转大写的类型
 * @example
 * type Eg3 = 'abcd';
 */
type Eg3 = Capitalize<'Abcd'>;

• Uncapitalize

/**
 * @desc 构造一个将字符串首字符转小写的类型
 * @example
 * type Eg3 = 'ABCD';
 */
type Eg3 = Uncapitalize<'aBCD'>;

这些类型工具，在lib.es5.d.ts文件中是看不到具体定义的：

type Uppercase<S extends string> = intrinsic;
type Lowercase<S extends string> = intrinsic;
type Capitalize<S extends string> = intrinsic;
type Uncapitalize<S extends string> = intrinsic;

参考文章：Ts高手篇：22个示例深入讲解Ts最晦涩难懂的高级类型工具