TypeScript进阶知识之接口(接口定义、接口属性、可索引类型、接口表示函数类型、额外的属性检查、接口继承、接口与类型别名的区别)

系列文章目录

引入一：Typescript基础引入（基础类型、元组、枚举）
引入二：Typescript面向对象引入（接口、类、多态、重写、抽象类、访问修饰符）
第一章：Typescript基础知识（Typescript介绍、搭建TypeScript环境、基本数据类型）
第二章：Typescript常用类型（任意值any、数组Array、函数Function、元组Tuple、类型推论、联合类型）
第三章：Typescript基础知识（类型断言、类型别名、字符串字面量类型、枚举、交叉类型）
第四章：Typescript基础知识（类型拓宽、类型缩小）
第五章：TypeScript进阶知识之类（类的定义、类的基本使用、类的构造函数、类的属性和方法、访问修饰符、类的继承、抽象类）
第六章：TypeScript进阶知识之接口(接口定义、接口属性、可索引类型、接口表示函数类型、额外的属性检查、接口继承、接口与类型别名的区别)
第七章：TypeScript进阶知识之泛型（泛型的定义、为什么要使用泛型、泛型的使用、泛型变量、多个类型参数、泛型类、泛型接口、泛型参数默认类型、泛型约束）

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一、接口定义

TypeScript 中，接口（Interface）是一种用来定义对象的结构和行为的类型。通过接口，我们可以定义对象应该有哪些属性、属性的类型以及方法。

• 使用关键字 interface 来定义接口。
• 声明接口后，直接使用接口名称作为变量的类型。
• 方法的定义和函数的定义类似，包括参数和返回值类型。

二、接口属性

2.1 可选属性

• 带有可选属性的接口与普通的接口定义差不多，只是在可选属性名字定义的后面加一个 ? 符号。

  interface Person {
    name: string;
    age?: number; // 可选属性
  }
  
  const p1: Person = { name: "Alice" };
  const p2: Person = { name: "Bob", age: 25 };
  

• 可选属性的好处有2个：

  • 可以对可能存在的属性进行预定义
  • 可以捕获引用了不存在的属性时的错误

2.2 只读属性

• 有时候我们希望某些属性在对象创建后不能被修改，可以将这些属性声明为只读属性。

• 通过在属性名称前面加上 readonly 关键字，就可以将属性设置为只读。

  interface Point{
    readonly x:number,
    readonly y:number,
  }
  
  let point:Point={
    x:10,
    y:20,
  }
  
  point.x=100;// Error:Cannot assign to 'x' because it is a read-only property.
  

  上述例子中，声明了一个Point的接口，接口中的属性 x 和 y 都是只读的，然后创建了一个 point 对象，类型为 Point，此时，我们不能再给对象中的 x 和 y 重新赋值，会报错，因为它们都是只读属性。

• TypeScript 还提供了 ReadonlyArray 类型，它与 Array
  相似，只是把所有可变方法去掉了，确保数组创建后再也不能被修改。

  let a:number[]=[1,2,3];
  let a2:ReadonlyArray<number>=a;
  
  a2[0]=100;//Error：Index signature in type 'readonly number[]' only permits reading.
  

2.3 任意属性

• 一个接口中除了包含必选和可选属性之外，还允许有其他的任意的属性，这时我们可以使用 索引签名 的形式来满足上述要求。

  interface Person{
    name:string,
    age?:number,//Error:Property 'age' of type 'number | undefined' is not assignable to 'string' index type 'string'.
    [propName:string]:string,
  }
  
  let p:Person={
    name:'Tom',
    age:25,
    gender:'male',
    location:'Shanghai'
  }
  

  上述例子中，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。

• 注意1：一旦定义了任意属性，那么必选属性和可选属性的类型都必须是它的类型的子集

• 注意2：一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; // 这里age真实的类型应该为：number | undefined
    [propName: string]: string | number | undefined;
  }
  
  let person: Person = {
    name: 'Echo',
    age: 25,
    gender: 'male'
  }
  

三、可索引类型

• 接口可以描述具有索引签名的对象，这样我们就可以通过索引来访问对象的属性。

  interface StringArray {
    [index: number]: string;
  }
  
  let myArray: StringArray = ["Bob", "Fred"];
  
  let myStr: string = myArray[0];//Bob
  

  TypeScript 支持两种索引签名：字符串和数字。可以同时使用两种类型的索引，但是数字索引的返回值必须是字符串索引返回值类型的子类型。 这是因为当使用 number 来索引时，JavaScript 会将它转换成 string 然后再去索引对象。 也就是说用 100（一个number）去索引等同于使用"100"（一个string）去索引，因此两者需要保持一致。

四、接口表示函数类型

• 使用接口表示函数类型，我们需要给接口定义一个调用签名。 它 就像是一个只有参数列表和返回值类型的函数 定义，参数列表里的每个参数都需要名字和类型。

  interface Fun{
    (name:string,age:number):string
  }
  

  在上述例子中，Fun是一个接口，它表示一个接收两个参数 number 和 age，参数类型都为 string，并且返回值为 string 类型的函数。这样定义后，我们可以像使用这个接口定义函数类型的变量了。

  下面的例子创建一个函数类型的变量，并将一个同类型的函数赋值给这个变量。

  interface Fun{
    (name:string,age:number):string
  }
  
  const fun:Fun=(name:string,age:number)=>{
    return name + ' is ' + age + ' years old';
  }
  

• 注意：对于函数类型的类型检查来说，函数的参数名不需要与接口里定义的名字相匹配。

  interface Fun{
    (name:string,age:number):string
  }
  
  const fun: Fun = (n: string, a: number) => {
    return n + ' is ' + a + ' years old';
  };
  

  函数的参数会逐个进行检查，要求对应位置上的参数类型是兼容的。

• 如果不想指定类型，TypeScript 的类型系统会推断出参数类型，因为函数直接赋值给了 Fun 类型变量。函数的返回值类型是通过其返回值推断出来的

  interface Fun{
    (name:string,age:number):string
  }
  
  const fun: Fun = (n, a) => {
    return n + ' is ' + a + ' years old';
  };
  

• 对象里面通常有函数方法，同样也可以在接口里面定义，在接口里定义的函数参数、返回值，在使用的时候必须按照约束传入。

  interface Person {
    name: string;
    age: number;
    say: (message: string) => void;
  }
  
  let p: Person = {
    name: 'Tom',
    age: 25,
    say: (message: string) => {
      console.log(message);
    },
  };
  
  p.say('hello');//hello
  

五、额外的属性检查

5.1 什么是额外的属性检查

• 当我们使用对象字面量赋值给接口类型时，TypeScript 会自动进行额外的属性检查。这意味着赋值的对象不能包含接口中未定义的额外属性，否则会导致编译错误。

  interface Person {
    name: string;
  }
  
  let p:Person  = { name: 'Tome', age: 25 };//Error
  

5.2 绕开额外的属性检查

• 鸭式辨型法
  就是通过制定规则来判定对象是否实现这个接口。

  interface Person {
    name: string;
  }
  
  // let p:Person  = { name: 'Tome', age: 25 };
  
  function printName(person: Person) {
    console.log(person.name);
  }
  
  let p = { name: 'Tome', age: 25 };
  
  printName(p);
  
  printName({ name: 'Tome', age: 25 });//Error
  

  上面代码，在参数里写对象就相当于是直接给person赋值，这个对象有严格的类型定义，所以不能多参或少参。而当你在外面将该对象用另一个变量p接收，p不会经过额外属性检查，但会根据类型推论为let p: { name: string; age: number} = { name: 'Tome', age: 25 };，然后将这个p再赋值给person，此时根据类型的兼容性，两种类型对象，参照鸭式辨型法，因为都具有name属性，所以被认定为两个相同，故而可以用此法来绕开多余的类型检查。

• 类型断言
  类型断言的意义就等同于你在告诉程序，你很清楚自己在做什么，此时程序自然就不会再进行额外的属性检查了。

  interface Person{
    name:string,
    age:number,
    money?:number
  }
  
  let p1:Person={
    name:'Tom',
    age:25,
    money:100,
    sex:0,
  } as Person
  

• 索引标签

  interface Person{
    name:string,
    age:number,
    money?:number, 
    [key:string]:any,
  }
  
  let p2:Person={
    name:'Tom',
    age:25,
    money:100,
    sex:0,
  } 
  

六、接口相关的继承

6.1 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。

举例：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。就好比一个车不只有报警功能，还有开关车灯的功能：

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');
    }
}

6.2 接口继承接口

接口与接口之间可以是继承关系，A接口要继承B接口的属性，可以通过extends关键字继承。

通过继承，子接口可以获得父接口中定义的属性和方法，并可以在自身接口中添加新的属性和方法。

interface Shape {
  color: string;
}

interface Circle extends Shape {
  radius: number;
  getArea(): number;
}

const circle: Circle = {
  color: "red",
  radius: 5,
  getArea() {
    return Math.PI * this.radius * this.radius;
  }
}

在上面的例子中，使用 extends 关键字实现了接口 Circle 继承 Shape。继承后，Circle 就有了 Shape 中的 color 属性，以及自身的 radius 属性以及 getArea() 方法。

6.3 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};

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};
  

  上述案例中，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。

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。

七、接口与类型别名的区别

7.1 相同点

7.1.1 类型别名和接口都支持扩展。

• 类型别名的扩展 是通过 交叉操作符（&） 来实现的。

  type Person = {
    name: string;
    age: number;
  };
  
  type User = Person & {
    gender: string;
    city: string;
  };
  
  const user: User = {
    name: 'Echo',
    age: 26,
    gender: 'Male',
    city: 'Guang Zhou',
  };
  

• 接口的扩展 是通过 extends 来实现的。

  interface Shape {
    color: string;
    getArea(): number;
  }
  
  interface Circle extends Shape {
    radius: number;
  }
  
  
  const circle: Circle = {
  	color: 'red',
  	radius: 5,
  	getArea:()=>{
  		return Math.PI * this.radius * this.radius;
  	}
  }
  console.log(circle.getArea()); // 输出：314.1592653589793
  

7.1.2 类型别名和接口都可以定义对象和函数。

• 使用接口定义对象和函数

  interface Point2D {
    x: number;
    y: number;
  }
  
  const point2D: Point2D = {
    x: 100,
    y: 200,
  };
  
  console.log(point2D.x, point2D.y); // 输出：100 200
  
  interface MathOperation {
    (x: number, y: number): number;
  }
  
  const add: MathOperation = (x, y) => x + y;
  
  console.log(add(100, 200)); // 输出：300
  

• 使用类型别名定义对象和函数

  type Point2D = {
    x: number;
    y: number;
  }
  
  const point2D: Point2D = {
    x: 100,
    y: 200,
  };
  
  console.log(point2D.x, point2D.y); // 输出：100 200
  
  type MathOperation = (x: number, y: number) => number;
  
  
  const add: MathOperation = (x, y) => x + y;
  
  console.log(add(100, 200)); // 输出：300
  

7.2 不同点

7.2.1 接口使用 interface 关键字定义，类型别名使用 type 关键字定义。

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

type Person2 = {
  name: string;
  age: number;
}

7.2.2 同名的接口会自动合并，而同名的类型别名不行。

当 声明了多个同名的接口 时，TypeScript会将它们的 属性、方法等成员进行合并 ，并形成一个 包含了所有成员的合并接口。

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

interface Person {
  age: number;
}

const person: Person = {
  id: 1,
  name: 'Echo',
  age: 26,
}

而 如果在同一个作用域中定义了多个同名的类型别名，TypeScript 会报错：提示多次定义了同一个类型别名。 这是因为类型别名的定义是直接为现有类型起一个别名，无法进行合并。

7.2.3 类型别名可以用于基本类型、联合类型和元组类型的定义，而接口只能用于描述对象的形状和行为。

type MyString = string;
type MyNumber = number;
type MyBoolean = boolean;

const username: MyString = 'Echo';
const age: MyNumber = 26;
const isMale: MyBoolean = true;

type MyType = string | number | boolean;

const username: MyString = 'Echo';
const age: MyNumber = 26;
const isMale: MyBoolean = true;

type Point2D = [number, number];

const p1: Point2D = [1, 2];    // 有效的元组
const p2: Point2D = [3, 4];    // 有效的元组
const p3: Point2D = [5, 6, 7]; // 编译错误：不能将类型“[number, number, number]”分配给类型“Point2D”。源具有 3 个元素，但目标仅允许 2 个。ts(2322)
const p4: Point2D = [8];       // 编译错误：不能将类型“[number]”分配给类型“Point2D”。源具有 1 个元素，但目标需要 2 个。

7.2.4 接口可以被类实现（implements），用来约束类的结构和行为，而类型别名不能。

接口可以被类实现，用来约束类的结构和行为。通过实现接口，类必须满足接口中定义的属性和方法要求。

interface Animal {
  name: string;
  makeSound(): void;
}

class Dog implements Animal {
  name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  makeSound(): void {
    console.log('Woof!');
  }
}

const dog = new Dog('Buddy');
dog.makeSound(); // 输出: 'Woof!'

7.3 使用场景

• 使用接口的一些场景：

  • 描述对象的形状和结构：如果需要定义一个具有特定属性和方法的对象结构，接口是更适合的选择。
  • 接口可以明确指定每个属性的类型和方法的签名。
  • 类的实现。
  • 继承其它接口。

• 使用类型别名的一些场景：

  • 为现有类型起别名。
  • 定义联合类型、交叉类型或其它复杂类型。
  • 表示函数类型