《TypeScript学习笔记-类与接口》

今天的进阶篇主要来说一下类与接口。

概述

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

类的概念

先说下几个重要的概念:

  • 类(class): 定义了一件事件的抽象特点,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(OPP)的三大特点: 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CatDog都是继承自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实现
  • 接口(Interfaces): 不同类之间公有的属性或者方法,可以抽象成一个接口。接口可以被实现(implements)。一个类只能继承自另一个类,但是可以实现多个接口

ES6中类的用法

先简单介绍一下ES6中类的用法,具体可参照阮一峰老师的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。

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class Animal {
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。

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class cat extends Animal {
constructor(name){
super(name);
console.log(this.name);
}
sayHi() {
retrun 'Meow,' + super.sayHi();
}
}
let c = new Cat('Tom'); // Tom
console.log(c.sayHi()); // Meow, My name is Tom

存取器

使用gettersetter可以改变属性的赋值和读取行为:

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class Animal {
constructor(name){
this.name = name;
}
get name(){
return 'Jack';
}
set name(){
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:

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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

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:

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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:

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class Animal {
static num = 42;

constructor () {
//...
}
}
console.log(Animal.name); // 42

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
  • private修饰的属性或方法私有的,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访问的
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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:

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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:

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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:

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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:

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

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

抽象类

abstract用于定义抽象类和其中的抽象方法。
首先,抽象类不允许被实例化:

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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:

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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:

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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。

类的类型

给类加上 TypeScript 的类型很简单,与接口类似:

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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

类与接口

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:

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interface Alarm {
alert();
}

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:

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interface Alarm {
alert();
}
interface Light {
lightOn();
ligntOff();
}

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AlarmLight接口,既能报警,也能开关车灯。

接口继承接口

接口与接口之间可以是继承的关系:

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interface Alarm {
alert();
}
interface LightableAlarm extends Alarm {
lightOn();
lightOff();
}

上例中,我们使用extends使LightableAlarm继承Alarm

接口继承类

接口也可以继承类:

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class Point {
x: number;
y: number;
}

interface Point3d extends Point {
z:number;
}

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

混合类型

可以使用接口的方式来定义一个函数需要符合的形状:

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interface SearchFunc {
(source: string, subString: string): boolean;
}

let mySearch: SearchFunc;
mySearch = function(source: string, subString: string) {
return source.search(subString) !== -1;
}

有时候,一个函数还可以有自己的属性和方法:

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interface Counter {
(start: number): string;
interval: number;
reset(): void;
}

function getCounter(): Counter {
let counter = <Counter>function (start: number) { };
counter.interval = 123;
counter.reset = function () { };
return counter;
}

let c = getCounter();
c(10);
c.reset();
c.interval = 5.0;