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今天給大家分享的主題是一起來(lái)做類(lèi)型體操。

主要分為 4 個(gè)部分進(jìn)行介紹：

類(lèi)型體操的背景，通過(guò)背景了解為什么要在項(xiàng)目中加入類(lèi)型體操；
了解類(lèi)型體操的主要類(lèi)型、運(yùn)算邏輯、和類(lèi)型套路；
類(lèi)型體操實(shí)踐，解析 TypeScript 內(nèi)置高級(jí)類(lèi)型，手寫(xiě) ParseQueryString 復(fù)雜類(lèi)型；
小結(jié)，綜上分享，沉淀結(jié)論。

一、背景—

在背景章節(jié)介紹的是什么是類(lèi)型，什么是類(lèi)型安全，怎么實(shí)現(xiàn)類(lèi)型安全，什么是類(lèi)型體操？

以了解類(lèi)型體操的意義。

1. 什么是類(lèi)型？

了解什么是類(lèi)型之前，先來(lái)介紹兩個(gè)概念：

不同類(lèi)型變量占據(jù)的內(nèi)存大小不同

boolean 類(lèi)型的變量會(huì)分配 4 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存，而 number 類(lèi)型的變量則會(huì)分配 8 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存，給變量聲明了不同的類(lèi)型就代表了會(huì)占據(jù)不同的內(nèi)存空間。

不同類(lèi)型變量可做的操作不同

number 類(lèi)型可以做加減乘除等運(yùn)算，boolean 就不可以，復(fù)合類(lèi)型中不同類(lèi)型的對(duì)象可用的方法不同，比如 Date 和 RegExp，變量的類(lèi)型不同代表可以對(duì)該變量做的操作就不同。

綜上，可以得到一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)論就是，類(lèi)型就是編程語(yǔ)言提供對(duì)不同內(nèi)容的抽象定義。

2. 什么是類(lèi)型安全？

了解了類(lèi)型的概念后，那么，什么是類(lèi)型安全呢？

一個(gè)簡(jiǎn)單的定義就是，類(lèi)型安全就是只做該類(lèi)型允許的操作。比如對(duì)于 boolean 類(lèi)型，不允許加減乘除運(yùn)算，只允許賦值 true、false。

當(dāng)我們能做到類(lèi)型安全時(shí)，可以大量的減少代碼中潛在的問(wèn)題，大量提高代碼質(zhì)量。

3. 怎么實(shí)現(xiàn)類(lèi)型安全？

那么，怎么做到類(lèi)型安全？

這里介紹兩種類(lèi)型檢查機(jī)制，分別是動(dòng)態(tài)類(lèi)型檢查和靜態(tài)類(lèi)型檢查。

3.1 動(dòng)態(tài)類(lèi)型檢查

Javascript 就是典型的動(dòng)態(tài)類(lèi)型檢查，它在編譯時(shí)，沒(méi)有類(lèi)型信息，到運(yùn)行時(shí)才檢查，導(dǎo)致很多隱藏 bug。

3.2 靜態(tài)類(lèi)型檢查

TypeScript 作為 Javascript 的超集，采用的是靜態(tài)類(lèi)型檢查，在編譯時(shí)就有類(lèi)型信息，檢查類(lèi)型問(wèn)題，減少運(yùn)行時(shí)的潛在問(wèn)題。

4. 什么是類(lèi)型體操

上面介紹了類(lèi)型的一些定義，都是大家熟悉的一些關(guān)于類(lèi)型的背景介紹，這一章節(jié)回歸到本次分享的主題概念，類(lèi)型體操。

了解類(lèi)型體操前，先介紹 3 種類(lèi)型系統(tǒng)。

4.1 簡(jiǎn)單類(lèi)型系統(tǒng)

簡(jiǎn)單類(lèi)型系統(tǒng)，它只基于聲明的類(lèi)型做檢查，比如一個(gè)加法函數(shù)，可以加整數(shù)也可以加小數(shù)，但在簡(jiǎn)單類(lèi)型系統(tǒng)中，需要聲明 2 個(gè)函數(shù)來(lái)做這件事情。

int add(int a, int b) {
    return a + b
}

double add(double a, double b) {
    return a + b
}

4.2 泛型類(lèi)型系統(tǒng)

泛型類(lèi)型系統(tǒng)，它支持類(lèi)型參數(shù)，通過(guò)給參數(shù)傳參，可以動(dòng)態(tài)定義類(lèi)型，讓類(lèi)型更加靈活。

T add<T>(T a, T b) {
    return a + b
}

add(1, 2)
add(1.1, 2.2)

但是在一些需要類(lèi)型參數(shù)邏輯運(yùn)算的場(chǎng)景就不適用了，比如一個(gè)返回對(duì)象某個(gè)屬性值的函數(shù)類(lèi)型。

function getPropValue<T>(obj: T, key) {
  return obj[key]
}

4.3 類(lèi)型編程系統(tǒng)

類(lèi)型編程系統(tǒng)，它不僅支持類(lèi)型參數(shù)，還能給類(lèi)型參數(shù)做各種邏輯運(yùn)算，比如上面提到的返回對(duì)象某個(gè)屬性值的函數(shù)類(lèi)型，可以通過(guò) keyof、T[K] 來(lái)邏輯運(yùn)算得到函數(shù)類(lèi)型。

function getPropValue<
  T extends object, 
  Key extends keyof T
>(obj: T, key: Key): T[Key] {
  return obj[key]
}

總結(jié)上述，類(lèi)型體操就是類(lèi)型編程，對(duì)類(lèi)型參數(shù)做各種邏輯運(yùn)算，以產(chǎn)生新的類(lèi)型。

之所以稱(chēng)之為體操，是因?yàn)樗膹?fù)雜度，右側(cè)是一個(gè)解析參數(shù)的函數(shù)類(lèi)型，里面用到了很多復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，等先介紹了類(lèi)型編程的運(yùn)算方法后，再來(lái)解析這個(gè)類(lèi)型的實(shí)現(xiàn)。

二、了解類(lèi)型體操—

熟悉完類(lèi)型體操的概念后，再來(lái)繼續(xù)了解類(lèi)型體操有哪些類(lèi)型，支持哪些運(yùn)算邏輯，有哪些運(yùn)算套路。

1. 有哪些類(lèi)型

類(lèi)型體操的主要類(lèi)型列舉在圖中。TypeScript 復(fù)用了 JS 的基礎(chǔ)類(lèi)型和復(fù)合類(lèi)型，并新增元組（Tuple）、接口（Interface）、枚舉（Enum）等類(lèi)型，這些類(lèi)型在日常開(kāi)發(fā)過(guò)程中類(lèi)型聲明應(yīng)該都很常用，不做贅述。

// 元組（Tuple）就是元素個(gè)數(shù)和類(lèi)型固定的數(shù)組類(lèi)型
type Tuple = [number, string];

// 接口（Interface）可以描述函數(shù)、對(duì)象、構(gòu)造器的結(jié)構(gòu)：
interface IPerson {
    name: string;
    age: number;
}

class Person implements IPerson {
    name: string;
    age: number;
}

const obj: IPerson = {
    name: 'aa',
    age: 18
}

// 枚舉（Enum）是一系列值的復(fù)合：
enum Transpiler {
    Babel = 'babel',
    Postcss = 'postcss',
    Terser = 'terser',
    Prettier = 'prettier',
    TypeScriptCompiler = 'tsc'
}

const transpiler = Transpiler.TypeScriptCompiler;

2. 運(yùn)算邏輯

重點(diǎn)介紹的是類(lèi)型編程支持的運(yùn)算邏輯。

TypeScript 支持條件、推導(dǎo)、聯(lián)合、交叉、對(duì)聯(lián)合類(lèi)型做映射等 9 種運(yùn)算邏輯。

條件：T extends U ? X : Y

條件判斷和 js 邏輯相同，都是如果滿足條件就返回 a 否則返回 b。

// 條件：extends ? :
// 如果 T 是 2 的子類(lèi)型，那么類(lèi)型是 true，否則類(lèi)型是 false。
type isTwo<T> = T extends 2 ? true : false;
// false
type res = isTwo<1>;

約束：extends

通過(guò)約束語(yǔ)法 extends 限制類(lèi)型。

// 通過(guò) T extends Length 約束了 T 的類(lèi)型，必須是包含 length 屬性，且 length 的類(lèi)型必須是 number。
interface Length {
    length: number
}

function fn1<T extends Length>(arg: T): number{
    return arg.length
}

推導(dǎo)：infer

推導(dǎo)則是類(lèi)似 js 的正則匹配，都滿足公式條件時(shí)，可以提取公式中的變量，直接返回或者再次加工都可以。

// 推導(dǎo)：infer
// 提取元組類(lèi)型的第一個(gè)元素：
// extends 約束類(lèi)型參數(shù)只能是數(shù)組類(lèi)型，因?yàn)椴恢罃?shù)組元素的具體類(lèi)型，所以用 unknown。
// extends 判斷類(lèi)型參數(shù) T 是不是 [infer F, ...infer R] 的子類(lèi)型，如果是就返回 F 變量，如果不是就不返回
type First<T extends unknown[]> = T extends [infer F, ...infer R] ? F : never;
// 1
type res2 = First<[1, 2, 3]>;

聯(lián)合：|

聯(lián)合代表可以是幾個(gè)類(lèi)型之一。

type Union = 1 | 2 | 3

交叉：&

交叉代表對(duì)類(lèi)型做合并。

type ObjType = { a: number } & { c: boolean }

索引查詢：keyof T

keyof 用于獲取某種類(lèi)型的所有鍵，其返回值是聯(lián)合類(lèi)型。

// const a: 'name' | 'age' = 'name'
const a: keyof {
    name: string,
    age: number
} = 'name'

索引訪問(wèn)：T[K]

T[K] 用于訪問(wèn)索引，得到索引對(duì)應(yīng)的值的聯(lián)合類(lèi)型。

interface I3 {
  name: string,
  age: number
}

type T6 = I3[keyof I3] // string | number

索引遍歷： in

in 用于遍歷聯(lián)合類(lèi)型。

const obj = {
    name: 'tj',
    age: 11
}

type T5 = {
    [P in keyof typeof obj]: any
}

/*
{
  name: any,
  age: any
}
*/

索引重映射： as

as 用于修改映射類(lèi)型的 key。

// 通過(guò)索引查詢 keyof，索引訪問(wèn) t[k]，索引遍歷 in，索引重映射 as，返回全新的 key、value 構(gòu)成的新的映射類(lèi)型
type MapType<T> = {
    [
    Key in keyof T
    as `${Key & string}${Key & string}${Key & string}`
    ]: [T[Key], T[Key], T[Key]]
}
// {
//     aaa: [1, 1, 1];
//     bbb: [2, 2, 2];
// }
type res3 = MapType<{ a: 1, b: 2 }>

3. 運(yùn)算套路

根據(jù)上面介紹的 9 種運(yùn)算邏輯，我總結(jié)了 4 個(gè)類(lèi)型套路。

模式匹配做提??；
重新構(gòu)造做變換；
遞歸復(fù)用做循環(huán)；
數(shù)組長(zhǎng)度做計(jì)數(shù)。

3.1 模式匹配做提取

第一個(gè)類(lèi)型套路是模式匹配做提取。

模式匹配做提取的意思是通過(guò)類(lèi)型 extends 一個(gè)模式類(lèi)型，把需要提取的部分放到通過(guò) infer 聲明的局部變量里。

舉個(gè)例子，用模式匹配提取函數(shù)參數(shù)類(lèi)型。

type GetParameters<Func extends Function> =
    Func extends (...args: infer Args) => unknown ? Args : never;

type ParametersResult = GetParameters<(name: string, age: number) => string>

首先用 extends 限制類(lèi)型參數(shù)必須是 Function 類(lèi)型。

然后用 extends 為參數(shù)類(lèi)型匹配公式，當(dāng)滿足公式時(shí)，提取公式中的變量 Args。

實(shí)現(xiàn)函數(shù)參數(shù)類(lèi)型的提取。

3.2 重新構(gòu)造做變換

第二個(gè)類(lèi)型套路是重新構(gòu)造做變換。

重新構(gòu)造做變換的意思是想要變化就需要重新構(gòu)造新的類(lèi)型，并且可以在構(gòu)造新類(lèi)型的過(guò)程中對(duì)原類(lèi)型做一些過(guò)濾和變換。

比如實(shí)現(xiàn)一個(gè)字符串類(lèi)型的重新構(gòu)造。

type CapitalizeStr<Str extends string> =
    Str extends `${infer First}${infer Rest}`
    ? `${Uppercase<First>}${Rest}` : Str;

type CapitalizeResult = CapitalizeStr<'tang'>

首先限制參數(shù)類(lèi)型必須是字符串類(lèi)型。

然后用 extends 為參數(shù)類(lèi)型匹配公式，提取公式中的變量 First Rest，并通過(guò) Uppercase 封裝。

實(shí)現(xiàn)了首字母大寫(xiě)的字符串字面量類(lèi)型。

3.3 遞歸復(fù)用做循環(huán)

第三個(gè)類(lèi)型套路是遞歸復(fù)用做循環(huán)。

TypeScript 本身不支持循環(huán)，但是可以通過(guò)遞歸完成不確定數(shù)量的類(lèi)型編程，達(dá)到循環(huán)的效果。

比如通過(guò)遞歸實(shí)現(xiàn)數(shù)組類(lèi)型反轉(zhuǎn)。

type ReverseArr<Arr extends unknown[]> =
    Arr extends [infer First, ...infer Rest]
    ? [...ReverseArr<Rest>, First]
    : Arr;


type ReverseArrResult = ReverseArr<[1, 2, 3, 4, 5]>

首先限制參數(shù)必須是數(shù)組類(lèi)型。

然后用 extends 匹配公式，如果滿足條件，則調(diào)用自身，否則直接返回。

實(shí)現(xiàn)了一個(gè)數(shù)組反轉(zhuǎn)類(lèi)型。

3.4 數(shù)組長(zhǎng)度做計(jì)數(shù)

第四個(gè)類(lèi)型套路是數(shù)組長(zhǎng)度做計(jì)數(shù)。

類(lèi)型編程本身是不支持做加減乘除運(yùn)算的，但是可以通過(guò)遞歸構(gòu)造指定長(zhǎng)度的數(shù)組，然后取數(shù)組長(zhǎng)度的方式來(lái)完成數(shù)值的加減乘除。

比如通過(guò)數(shù)組長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)類(lèi)型編程的加法運(yùn)算。

type BuildArray<
    Length extends number,
    Ele = unknown,
    Arr extends unknown[] = []
    > = Arr['length'] extends Length
    ? Arr
    : BuildArray<Length, Ele, [...Arr, Ele]>;

type Add<Num1 extends number, Num2 extends number> =
    [...BuildArray<Num1>, ...BuildArray<Num2>]['length'];


type AddResult = Add<32, 25>

首先通過(guò)遞歸創(chuàng)建一個(gè)可以生成任意長(zhǎng)度的數(shù)組類(lèi)型

然后創(chuàng)建一個(gè)加法類(lèi)型，通過(guò)數(shù)組的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算。

三、類(lèi)型體操實(shí)踐—

分享的第三部分是類(lèi)型體操實(shí)踐。

前面分享了類(lèi)型體操的概念及常用的運(yùn)算邏輯。

下面我們就用這些運(yùn)算邏輯來(lái)解析 TypeScript 內(nèi)置的高級(jí)類(lèi)型。

1. 解析 TypeScript 內(nèi)置高級(jí)類(lèi)型

partial 把索引變?yōu)榭蛇x

通過(guò) in 操作符遍歷索引，為所有索引添加？前綴實(shí)現(xiàn)把索引變?yōu)榭蛇x的新的映射類(lèi)型。

type TPartial<T> = {
    [P in keyof T]?: T[P];
};

type PartialRes = TPartial<{ name: 'aa', age: 18 }>

Required 把索引變?yōu)楸剡x

通過(guò) in 操作符遍歷索引，為所有索引刪除？前綴實(shí)現(xiàn)把索引變?yōu)楸剡x的新的映射類(lèi)型。

type TRequired<T> = {
    [P in keyof T]-?: T[P]
}

type RequiredRes = TRequired<{ name?: 'aa', age?: 18 }>

Readonly 把索引變?yōu)橹蛔x

通過(guò) in 操作符遍歷索引，為所有索引添加 readonly 前綴實(shí)現(xiàn)把索引變?yōu)橹蛔x的新的映射類(lèi)型。

type TReadonly<T> = {
    readonly [P in keyof T]: T[P]
}

type ReadonlyRes = TReadonly<{ name?: 'aa', age?: 18 }>

Pick 保留過(guò)濾索引

首先限制第二個(gè)參數(shù)必須是對(duì)象的 key 值，然后通過(guò) in 操作符遍歷第二個(gè)參數(shù)，生成新的映射類(lèi)型實(shí)現(xiàn)。

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

type PickRes = TPick<{ name?: 'aa', age?: 18 }, 'name'>

Record 創(chuàng)建映射類(lèi)型

通過(guò) in 操作符遍歷聯(lián)合類(lèi)型 K，創(chuàng)建新的映射類(lèi)型。

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

type RecordRes = TRecord<'aa' | 'bb', string>

Exclude 刪除聯(lián)合類(lèi)型的一部分

通過(guò) extends 操作符，判斷參數(shù) 1 能否賦值給參數(shù) 2，如果可以則返回 never，以此刪除聯(lián)合類(lèi)型的一部分。

type TExclude<T, U> = T extends U ? never : T

type ExcludeRes = TExclude<'aa' | 'bb', 'aa'>

Extract 保留聯(lián)合類(lèi)型的一部分

和 Exclude 邏輯相反，判斷參數(shù) 1 能否賦值給參數(shù) 2，如果不可以則返回 never，以此保留聯(lián)合類(lèi)型的一部分。

type TExtract<T, U> = T extends U ? T : never

type ExtractRes = TExtract<'aa' | 'bb', 'aa'>

Omit 刪除過(guò)濾索引

通過(guò)高級(jí)類(lèi)型 Pick、Exclude 組合，刪除過(guò)濾索引。

type TOmit<T, K extends keyof T> = Pick<T, Exclude<keyof T, K>>

type OmitRes = TOmit<{ name: 'aa', age: 18 }, 'name'>

Awaited 用于獲取 Promise 的 valueType

通過(guò)遞歸來(lái)獲取未知層級(jí)的 Promise 的 value 類(lèi)型。

type TAwaited<T> =
    T extends null | undefined
        ? T
        : T extends object & { then(onfulfilled: infer F): any }
            ? F extends ((value: infer V, ...args: any) => any)
                ? Awaited<V>
                : never
            : T;


type AwaitedRes = TAwaited<Promise<Promise<Promise<string>>>>

還有非常多高級(jí)類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)思路和上面介紹的類(lèi)型套路大多一致，這里不一一贅述。

2. 解析 ParseQueryString 復(fù)雜類(lèi)型

重點(diǎn)解析的是在背景章節(jié)介紹類(lèi)型體操?gòu)?fù)雜度，舉例說(shuō)明的解析字符串參數(shù)的函數(shù)類(lèi)型。

如圖示 demo 所示，這個(gè)函數(shù)是用于將指定字符串格式解析為對(duì)象格式。

function parseQueryString1(queryStr) {
  if (!queryStr || !queryStr.length) {
    return {}
  }
  const queryObj = {}
  const items = queryStr.split('&')
  items.forEach((item) => {
    const [key, value] = item.split('=')
    if (queryObj[key]) {
      if (Array.isArray(queryObj[key])) {
        queryObj[key].push(value)
      } else {
        queryObj[key] = [queryObj[key], value]
      }
    } else {
      queryObj[key] = value
    }
  })
  return queryObj
}

比如獲取字符串 a=1&b=2 中 a 的值。

常用的類(lèi)型聲明方式如下圖所示：

function parseQueryString1(queryStr: string): Record<string, any> {
  if (!queryStr || !queryStr.length) {
    return {}
  }
  const queryObj = {}
  const items = queryStr.split('&')
  items.forEach((item) => {
    const [key, value] = item.split('=')
    if (queryObj[key]) {
      if (Array.isArray(queryObj[key])) {
        queryObj[key].push(value)
      } else {
        queryObj[key] = [queryObj[key], value]
      }
    } else {
      queryObj[key] = value
    }
  })
  return queryObj
}

參數(shù)類(lèi)型為 string，返回類(lèi)型為 Record<string, any>，這時(shí)看到，res1.a 類(lèi)型為 any，那么有沒(méi)有辦法，準(zhǔn)確的知道 a 的類(lèi)型是字面量類(lèi)型 1 呢？

下面就通過(guò)類(lèi)型體操的方式，來(lái)重寫(xiě)解析字符串參數(shù)的函數(shù)類(lèi)型。

首先限制參數(shù)類(lèi)型是 string 類(lèi)型，然后為參數(shù)匹配公式 a&b，如果滿足公式，將 a 解析為 key value 的映射類(lèi)型，將 b 遞歸 ParseQueryString 類(lèi)型，繼續(xù)解析，直到不再滿足 a&b 公式。

最后，就可以得到一個(gè)精準(zhǔn)的函數(shù)返回類(lèi)型，res.a = 1。


type ParseParam<Param extends string> =
    Param extends `${infer Key}=${infer Value}`
        ? {
            [K in Key]: Value
        } : Record<string, any>;

type MergeParams<
    OneParam extends Record<string, any>,
    OtherParam extends Record<string, any>
> = {
  readonly [Key in keyof OneParam | keyof OtherParam]:
    Key extends keyof OneParam
        ? OneParam[Key]
        : Key extends keyof OtherParam
            ? OtherParam[Key]
            : never
}

type ParseQueryString<Str extends string> =
    Str extends `${infer Param}&${infer Rest}`
        ? MergeParams<ParseParam<Param>, ParseQueryString<Rest>>
        : ParseParam<Str>;

function parseQueryString<Str extends string>(queryStr: Str): ParseQueryString<Str> {
    if (!queryStr || !queryStr.length) {
        return {} as any;
    }
    const queryObj = {} as any;
    const items = queryStr.split('&');
    items.forEach(item => {
        const [key, value] = item.split('=');
        if (queryObj[key]) {
            if(Array.isArray(queryObj[key])) {
                queryObj[key].push(value);
            } else {
                queryObj[key] = [queryObj[key], value]
            }
        } else {
            queryObj[key] = value;
        }
    });
    return queryObj as any;
}


const res = parseQueryString('a=1&b=2&c=3');

console.log(res.a) // type 1

四、小結(jié)—

綜上分享，從 3 個(gè)方面介紹了類(lèi)型體操。

第一點(diǎn)是類(lèi)型體操背景，了解了什么是類(lèi)型，什么是類(lèi)型安全，怎么實(shí)現(xiàn)類(lèi)型安全；
第二點(diǎn)是熟悉類(lèi)型體操的主要類(lèi)型、支持的邏輯運(yùn)算，并總結(jié)了 4 個(gè)類(lèi)型套路；
第三點(diǎn)是類(lèi)型體操實(shí)踐，解析了 TypeScript 內(nèi)置高級(jí)類(lèi)型的實(shí)現(xiàn)，并手寫(xiě)了一些復(fù)雜函數(shù)類(lèi)型。

從中我們了解到需要?jiǎng)討B(tài)生成類(lèi)型的場(chǎng)景，必然是要用類(lèi)型編程做一些運(yùn)算，即使有的場(chǎng)景下可以不用類(lèi)型編程，但是使用類(lèi)型編程能夠有更精準(zhǔn)的類(lèi)型提示和檢查，減少代碼中潛在的問(wèn)題。