小鱼的博客
小鱼
2021-08-26
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TypeScript 类

# 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

# 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 (opens new window)。

# 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
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# 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
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# 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
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# 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
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# 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
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# 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
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# 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
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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);
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'.
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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'.
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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);
  }
}
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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.
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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.
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# 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;
  }
}
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# 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.
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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;
  }
}
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# 静态属性

到目前为止，我们只讨论了类的实例成员，那些仅当类被实例化的时候才会被初始化的属性。 我们也可以创建类的静态成员，这些属性存在于类本身上面而不是类的实例上。 在这个例子里，我们使用 static定义 origin，因为它是所有网格都会用到的属性。 每个实例想要访问这个属性的时候，都要在 origin前面加上类名。 如同在实例属性上使用 this.前缀来访问属性一样，这里我们使用 Grid.来访问静态属性。

class Grid {
    static origin = {x: 0, y: 0};
    calculateDistanceFromOrigin(point: {x: number; y: number;}) {
        let xDist = (point.x - Grid.origin.x);
        let yDist = (point.y - Grid.origin.y);
        return Math.sqrt(xDist * xDist + yDist * yDist) / this.scale;
    }
    constructor (public scale: number) { }
}

let grid1 = new Grid(1.0);  // 1x scale
let grid2 = new Grid(5.0);  // 5x scale

console.log(grid1.calculateDistanceFromOrigin({x: 10, y: 10}));
console.log(grid2.calculateDistanceFromOrigin({x: 10, y: 10}));
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# 静态方法

这里所谓的静态方法，其实就是将方法直接定义在了 构造函数对象上，只有构造函数本身才能去使用它，任何其他都无法使用（包括它的 派生类）

class staticPerson {
  public name: string;
  public age: number = 8;
  constructor(name: string, age: number) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }
  static getName1() {
    console.log("---static-getName---", this);
  }
  protected getName(): void {
    console.log("---protected-getName---", this);
  }
}

let ress = new staticPerson("zzs", 123);
console.log("---instancing getName", staticPerson.getName1()); // 属性“getName”受保护，只能在类“staticPerson”及其子类中访问。
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# 类的属性与方法

在面向对象语言中，类是一种面向对象计算机编程语言的构造，是创建对象的蓝图，描述了所创建的对象共同的属性和方法。

在 TypeScript 中，我们可以通过 Class 关键字来定义一个类：

class Greeter {
  // 静态属性
  static cname: string = "Greeter";
  // 成员属性
  greeting: string;

  // 构造函数 - 执行初始化操作
  constructor(message: string) {
    this.greeting = message;
  }

  // 静态方法
  static getClassName() {
    return "Class name is Greeter";
  }

  // 成员方法
  greet() {
    return "Hello, " + this.greeting;
  }
}

let greeter = new Greeter("world");
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那么成员属性与静态属性，成员方法与静态方法有什么区别呢？这里无需过多解释，我们直接看一下编译生成的 ES5 代码：

"use strict";
var Greeter = /** @class */ (function () {
    // 构造函数 - 执行初始化操作
    function Greeter(message) {
      this.greeting = message;
    }
    // 静态方法
    Greeter.getClassName = function () {
      return "Class name is Greeter";
    };
    // 成员方法
    Greeter.prototype.greet = function () {
      return "Hello, " + this.greeting;
    };
    // 静态属性
    Greeter.cname = "Greeter";
    return Greeter;
}());
var greeter = new Greeter("world");
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# ECMAScript 私有字段

在 TypeScript 3.8 版本就开始支持ECMAScript 私有字段，使用方式如下：

class Person {
  #name: string;

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

  greet() {
    console.log(`Hello, my name is ${this.#name}!`);
  }
}

let semlinker = new Person("Semlinker");

semlinker.#name;
// Property '#name' is not accessible outside class 'Person'
// because it has a private identifier.
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与常规属性（甚至使用 private 修饰符声明的属性）不同，私有字段要牢记以下规则：

  • 私有字段以 # 字符开头，有时我们称之为私有名称；
  • 每个私有字段名称都唯一地限定于其包含的类；
  • 不能在私有字段上使用 TypeScript 可访问性修饰符（如 public 或 private）；
  • 私有字段不能在包含的类之外访问，甚至不能被检测到。

# 访问器

在 TypeScript 中，我们可以通过 getter 和 setter 方法来实现数据的封装和有效性校验，防止出现异常数据。

let passcode = "Hello TypeScript";

class Employee {
  private _fullName: string;

  get fullName(): string {
    return this._fullName;
  }

  set fullName(newName: string) {
    if (passcode && passcode == "Hello TypeScript") {
      this._fullName = newName;
    } else {
      console.log("Error: Unauthorized update of employee!");
    }
  }
}

let employee = new Employee();
employee.fullName = "Semlinker";
if (employee.fullName) {
  console.log(employee.fullName);
}
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# 类的继承

继承（Inheritance）是一种联结类与类的层次模型。指的是一个类（称为子类、子接口）继承另外的一个类（称为父类、父接口）的功能，并可以增加它自己的新功能的能力，继承是类与类或者接口与接口之间最常见的关系。

继承是一种 is-a 关系：

在 TypeScript 中，我们可以通过 extends 关键字来实现继承：

class Animal {
  name: string;
  
  constructor(theName: string) {
    this.name = theName;
  }
  
  move(distanceInMeters: number = 0) {
    console.log(`${this.name} moved ${distanceInMeters}m.`);
  }
}

class Snake extends Animal {
  constructor(name: string) {
    super(name); // 调用父类的构造函数
  }
  
  move(distanceInMeters = 5) {
    console.log("Slithering...");
    super.move(distanceInMeters);
  }
}

let sam = new Snake("Sammy the Python");
sam.move();
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# 抽象类

使用 abstract 关键字声明的类，我们称之为抽象类。抽象类不能被实例化，因为它里面包含一个或多个抽象方法。所谓的抽象方法，是指不包含具体实现的方法：

abstract class Person {
  constructor(public name: string){}

  abstract say(words: string) :void;
}

// Cannot create an instance of an abstract class.(2511)
const lolo = new Person(); // Error
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抽象类不能被直接实例化，我们只能实例化实现了所有抽象方法的子类。具体如下所示：

abstract class Person {
  constructor(public name: string){}

  // 抽象方法
  abstract say(words: string) :void;
}

class Developer extends Person {
  constructor(name: string) {
    super(name);
  }
  
  say(words: string): void {
    console.log(`${this.name} says ${words}`);
  }
}

const lolo = new Developer("lolo");
lolo.say("I love ts!"); // lolo says I love ts!
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# 类方法重载

在前面的章节，我们已经介绍了函数重载。对于类的方法来说，它也支持重载。比如，在以下示例中我们重载了 ProductService 类的 getProducts 成员方法：

class ProductService {
    getProducts(): void;
    getProducts(id: number): void;
    getProducts(id?: number) {
      if(typeof id === 'number') {
          console.log(`获取id为 ${id} 的产品信息`);
      } else {
          console.log(`获取所有的产品信息`);
      }  
    }
}

const productService = new ProductService();
productService.getProducts(666); // 获取id为 666 的产品信息
productService.getProducts(); // 获取所有的产品信息
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