TS泛型进阶

lxf2023-03-16 19:42:01

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大家好，我是沐华，本文主要剖析 TS 开发中常见工具类型的源码实现及使用方式，并且搭配与内容结合的练习，方便更好的理解和掌握，本文目标：

更加深入的理解和掌握泛型
更加熟练这些内置工具类型在项目中的运用

Exclude

Exclude<T, U>：作用简单说就是把 T 里面的 U 去掉，再返回 T 里还剩下的。T 和 U 必须是同种类型(具体类型/字面量类型)。如下

type T1 = Exclude<string | number, string>;
// type T1  = number; 

// 上面这个肯定一看就懂，那下面这样呢

type T2 = Exclude<'a' | 'b' | 'c', 'b' | 'd'>;
// type T2  = 'a' | 'c';

怎么就剩个 a | c 了？这怎么执行的？

先看一张图

TS泛型进阶

三元表达式大家都知道，不是返回 a 就是返回 b，这么算的话，这个 some 的类型应该是 b 才对呀，可这个结果是 a | b 又是怎么回事呢，这都是由于 TS 中的拆分或者说叫分发机制导致的

简单说就是联合类型并且是裸类型就会产生分发，分发就会把联合类型中的每一个类型单独拿去判断，最后返回结果组成的联合类型，a | b 就是这么来的，这个特性在本文后面会提到多次所以铺垫一下，这也是为什么反 Exclude 放在开头的原因

结合 Exclude 的实现和例子来理解下

// 源码定义
type Exclude<T, U> = T extends U ? never : T;

// 例子
type T2 = Exclude<'a' | 'b' | 'c', 'b' | 'd'>;
// type T2  = 'a' | 'c';

上面例子中的执行逻辑：

由于分发会把联合类型中的每一个类型单独拿去判断的原因，会先把 T ，也就是前面 a | b | c 给拆分再单独放入 T extends U ? never : T 判断
第一次判断 a(T就是a) ，U 就是 b | d ，T 并没有继承自 U，判断为假，返回 T 也就是 a
第二次判断放入 b 判断为真，返回 never，ts 中的 never 我们知道就是不存在值的意思，连 undefined 都没有，所以 never 会被忽略，不会产生任何效果
第三次判断放入 c，判断为假，和 a 同理
最后将每一个单独判断的结果组成联合类型返回，never 会忽略，所以就剩下 a | c

总之就是：如果 T extends U 满足分发的条件，就会把所有单个类型依次放入判断，最后返回记录的结果组合的联合类型

Extract

Extract<T, U>：作用是取出 T 里面的 U ，返回。作用和 Exclude 刚好相反，传参也是一样的

看例子理解 Extract

type T1 = Extract<'a' | 'b' | 'c', 'a' | 'd'>;
// type T1  = 'a';

// 源码定义
type Extract<T, U> = T extends U ? T : never

和 Exclude 源码对比也只是三元表达式返回的 never : T 对调了一下，执行原理也是一样一样儿的，就不重复了

Omit

Omit<T, K>：作用是把 T(对象类型) 里边的 K 去掉，返回 T 里还剩下的

Omit 的作用和 Exclude 是一样的，都能做类型过滤并得到新类型。

不同的是 Exclude 主要是处理联合类型，且会触发分发，而 Omit 主要是处理对象类型，所以自然的这俩参数也不一样。

用法如下

// 这种场景 type 和 interface 是一样的，后面就不重复说明了
type User = {
    name: string
    age: number
}
type T1 = Omit<User, 'age'>
// type T1 = { name: string }

源码定义

// keyof any 就是 string | number | symbol
type Omit<T, K extends keyof any> = { [P in Exclude<keyof T, K>]: T[P]; }

首先第一个参数 T 要传对象类型， type 或 interface 都可以
第二个参数 K 限制了类型只能是 string | number | symbol，这一点跟 js 里的对象是一个意思，对象类型的属性名只支持这三种类型
in 是映射类型，用来映射遍历枚举类型。大白话就是循环、循环语法，需要配合联合类型来对类型进行遍历。in 的右边是可遍历的枚举类型，左边是遍历出来的每一项
用 Exclude 去除掉传入的属性后，再遍历剩下的属性，生成新的类型返回

示例解析：

type User = {
    name: string
    age: number
    gender: string
}
type Omit<T, K extends keyof any> = { [P in Exclude<keyof T, K>]: T[P]; }
type T1 = Omit<User, 'age'>
// type T1 = { name: string, gender: string }

我们调用 Omit 传入的参数是正确的，所以就分析一下后面的执行逻辑：

Exclude<keyof T, K> 等于 Exclude<'name'|'age'|'gender', 'age'>，返回的结果就是 'name'|'gender
然后遍历 'name'|'gender'，第一次循环 P 就是 name，返回 T[P] 就是 User['name']
第二次循环 P 就是 gender，返回 T[P] 就是 User['gender']，然后循环结束
结果就是 { name: string, gender: string }

Pick

Pick<T, K> ：作用是取出 T(对象类型) 里边儿的 K，返回。

好像和 Omit 刚好相反，Omit 是不要 K ，Pick 是只要 K

传参方式和 Omit 是一样的，就不赘述了，用法示例：

type User = {
    name: string
    age: number
    gender: string
}
type T1 = Pick<User, 'name' | 'gender'>
// type T1 = { name: string, gender: string }

源码定义

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

可以看到等号左边做了泛型约束，限制了第二个参数 K 必须是第一个参数 T 里的属性。
如果第二个参数传入联合类型，会触发分发，以此来确保准确性，联合类型中的每一个单独类型都必须是第一个对象类型中的属性(不限制的话右边就要出错了)
参数都正确之后，等号右边的逻辑其实就是和 Omit 一模一样的了，直接遍历 K，取出返回就完事儿了

练习一

请利用本文上述内容完成：基于如下类型，实现一个去掉了 gender 的新类型，实现方法越多越好

type User = {
    name: string
    age: number
    gender: string
}

这个？

type T1 = { name: string, age: number }

？？？

我写了几个，欢迎补充：

type T1 = Omit<User, 'gender'>
type T2 = Pick<User, 'name' | 'age'>
type T3 = Pick<User, Exclude<keyof User, 'gender'>>
type T4 = { [P in 'name' | 'age'] : User[P] }
type T5 = { [P in Exclude<keyof User, 'gender'>] : User[P] }

Record

Record<K, T>：作用是自定义一个对象。K 为对象的 key 或 key 的类型，T 为 value 或 value 的类型。

你有没有这样用过 ↓

const obj:any = {}

反正我有，其实用 Record 定义对象，在工作中还是很好用的，而且非常灵活，不同的对象定义上也会有一点区别，如下

空对象

// never，会限制为空对象
// any 指的是 string | number | symbol 这几个类型都行
type T1 = Record<any, never>
let obj1:T1 = {} 	// ok
// let obj1:T1 = {a:1} 这样不行，只能是空对象

任意对象

// 任意对象，unknown 或 {} 表示对象内容不限，空对象也行
type T1 = Record<any, unknown>
// 或
type T1 = Record<any, {}>
let obj2:T1 = {} 	// ok
let obj3:T1 = {a:1}  // ok

自定义对象 key

type keys = 'name' | 'age'
type T1 = Record<keys, string>
let obj1:T1 = {
    name: '沐华',
    age: '18'
    // age: 18  报错，第二个参数 string 表示 value 值都只能是 string 类型
}

// 如果需要 value 是任意类型，下面两个都行
type T2 = Record<keys, unknown>
type T3 = Record<keys, {}>

自定义对象 value

type keys = 'a' | 'b'
// type 或 interface 都一样
type values<T> = {
    name?: T,
    age?: T,
    gender?: string
}

// 自定义 value 类型
type T1 = Record<keys, values<number | string>>
let obj:T1 = {
    a: { name: '沐华' },
    b: { age: 18 }
}

// 固定 value 值
type T2 = Record<keys, 111>
let obj1:T2 = {
    a: 111,
    b: 111
}

源码定义

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

左边限制了第一个参数 K 只能是 string | number | symbol 类型，可以是联合类型，因为右边遍历 K 了，然后遍历出来的每个属性的值，直接赋值为传入的第二个参数

Partial

Partial<T>：作用生成一个将 T(对象类型) 里所有属性都变成可选的之后的新类型

示例如下：

type User = {
    name: string
    age: number
}
type T1 = Partial<User>
// 简单说 T1 和 T2 是一模一样的
type T2 = {
    name?: string
    age?: number
}

源码定义

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

这下看源码定义的是不是特别简单，就是循环传进来的对象类型，给每个属性加个 ? 变成可选属生

Required

Required<T>：作用和 Partial<T> 刚好相反，Partial 是返回所有属性都是非必填的对象类型，而 Required 则是返回所有属性都是必填项的对象类型。参数 T 也是一个对象类型。

示例：

type User = {
    name?: string
    age?: number
}
type T1 = Required<User>
// 简单说 T1 和 T2 是一模一样的
type T2 = {
    name: string
    age: number
}

源码定义

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

和 Partial 的源码定义相比基本一样的，只是这里多了个减号 -，没错，就是减去的意思，-? 就是去掉 ?，然后就变成必填项了，这样解释是不是很好理解

Readonly

Readonly<T> ：作用是返回一个所有属性都是只读不可修改的对象类型，与 Partial 和 Required 是非常相似的。参数 T 也是一个对象类型。

示例：

type User = {
    name: string
    age?: number
}
type T1 = Readonly<User>
// 简单说 T1 和 T2 是一模一样的
type T2 = {
    readonly name: string
    readonly age?: number
}

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

怎么样？看到这是不是越发觉得源码的类型定义越看越简单了

我：那是不是说把所有只读类型，全都变成非只读就只需要 -readonly 就行了？

你：是的，说得很对，就是这样的

练习二

从上面几个工具类型的源码定义中我们可以发现，都只是简单的一层遍历，就好像 js 中的浅拷贝，比如有下面这样一个对象

type User = {
    name: string
    age: number
    children: {
        boy: number
        girl: number
    }
}

要把这样一个对象所有属性都改成可选属性，用 Partial 就行不通了，它只能改变第一层，children 里的所有属性都改不了，所以请写一个可以实现的类型，功能类似深拷贝的意思

先稍微想想再往下看答案哟

写出来一个的话，Partial 、Required 、 Readonly 的 “深拷贝” 类型是不是就都有了呢

想一下

// Partial 源码定义
type Partial<T> = { [P in keyof T]?: T[P]; }

// 递归 Partial
type DeepPartial<T> = T extends object ? { [P in keyof T]?: DeepPartial<T[P]> }:T;

外层再加了一个三元表达式，如果不是对象类型直接返回，如果是就遍历；然后属性值改成递归调用就可以了

// 递归 Required
type DeepRequired<T> = T extends object ? { [P in keyof T]-?: DeepRequired<T[P]> }:T;

// 递归 Readonly
type DeepReadonly<T> = T extends object ? { readonly [P in keyof T]: DeepReadonly<T[P]> }:T;

NonNullable

NonNullable<T>：作用是去掉 T 中的 null 和 undefined。T 为字面量/具体类型的联合类型，如果是对象类型是没有效果的。如下

type T1 = NonNullable<string | number | undefined>;
// type T1 = string | number

type T2 = NonNullable<string[] | null | undefined>;    
// type T2 = string[]

type T3 = {
    name: string
    age: undefined
}
type T4 = NonNullable<T3> // 对象是不行的

源码定义

// 4.8版本之前的版本
type NonNullable<T> = T extends null | undefined ? never : T;
// 4.8
type NonNullable<T> = T & {}

TS 4.8版本 之前的就是用一个三元表达式来过滤 null | undefined。而在 4.8 版本直接就是 T & {}，这是什么原理呢？其实是因为这个版本对 --strictNullChecks 做了增加，这主要体现还是在联合类型和交叉类型上，为什么这么说？

在 js 中都知道万物皆对象，原型链的最终点的正常对象就是 Object 了(null 算不正常的)，数据类型都是在原型链中继承于 Object 派生出来的。

在 ts 中也一样，由于 {} 是一个空对象，所以除了 null 和 undefined 之外的基础类型都可以视作继承于 {} 派生出来的。或者说如果一个值不是 null 和 undefined 就等于 这个值 & {} 的结果，如下

type T1 = 'a' & {};  // 'a'
type T2 = number & {};  // number
type T3 = object & {};  // object
type T4 = { a: string } & {};  // { a: string }
type T5 = null & {};  // never
type T6 = undefined & {};  // never

如果 T & {} 中的 T 不是 null/undefined 就可以认为它肯定符合 {} 类型，就可以把 {} 从交叉类型中去掉了，如果是，则会被判为 never，而 never 是会被忽略的(上面 Exclude 源码定义里有提到)，所以在结果里自然就排除掉了 null 和 undefined。

还有如果 T & {} 中的 T 是联合类型，是会触发分发的，这个就不再解释了

练习三

请实现一个能去掉对象类型中 null 和 undefined 的类型

// 需要把如下类型变成 { name: string }
type User = {
    name: string
    age: null,
    gender: undefined
}

// 实现如下
type ObjNonNullable<T> = { [P in keyof T as T[P] extends null | undefined ? never : P]: T[P] };

type T1 = ObjNonNullable<User>
// type T1 = { name: string }

这里出现了一个本文第一次出现的关键字 as，我们知道它可以用来断言，在 ts 4.1 版本可以在映射类型里用 as 实现键名重新映射，达到过滤或者修改属性名的目的，如果指定的类型解析为 never 时，会被忽略不会生成这个属性

如上只能过滤对象第一层的 null 和 undefined

如何更进一步改成可以递归的呢？

type User = {
    name: string
    age: undefined,
    children: {
        boy: number
        girl: number
        neutral: null
    }
}
// 递归处理对象类型的 DeepNonNullable
type DeepNonNullable<T> = T extends object ? { [P in keyof T as T[P] extends null | undefined ? never : P]: DeepNonNullable<T[P]> } : T;

type T1 = DeepNonNullable<User>
// type T1 = {
//    name: string;
//    children: {
//        boy: number;
//        girl: number;
//    };
//}

Awaited

Awaited<T>：作用是获取 async/await 函数或 promise 的 then() 方法的返回值的类型。而且自带递归效果，如果是这样嵌套的异步方法，也能拿到最终的返回值类型

示例：

// Promise
type T1 = Awaited<Promise<string>>;
// type T1 = string

// 嵌套 Promise，会递归
type T2 = Awaited<Promise<Promise<number>>>;
// type T2 = number

// 联合类型，会触发分发
type T3 = Awaited<boolean | Promise<number>>;
// type T3 = number | boolean

来看下源码定义，看下到底是怎么执行的，是怎么拿到结果的呢？

// 源码定义
type Awaited<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

泛型条件有点多，就换了下行，方便看

如果 T 是 null 或 undefined 就直接返回 T
如果 T 是对象类型，并且里面有 then 方法，就用 infer 类型推断出 then 方法的第一个参数onfulfilled 的类型赋值给 F，onfulfilled 其实就是我们熟悉的 resolve。所以这里可以看出或者准确的说，Awaited 拿的不是 then() 的返回值类型，而是 resolve() 的返回值类型
- 既然 F 是回调函数 resolve ，就推断出该函数第一个参数类型赋值给 V ，resolve 的参数自然就是返回值
  - 传入 V 递归调用
- F 不是函数就返回 never
如果 T 不是对象类型或者是对象但没有 then 方法，返回 T ，就是最后一行的 T

Parameters

Parameters<T>：作用是获取函数所有参数的类型集合，返回的是元组。T 自然就是函数了

使用示例：

declare function f1(arg: { a: number; b: string }): void;

// 没有参数的函数
type T1 = Parameters<() => string>;
// type T1 = []

// 一个参数的函数
type T2 = Parameters<(s: string) => void>;
// type T2 = [s: string]

// 泛型参数的函数
type T3 = Parameters<<T>(arg: T) => T>;
// type T3 = [arg: unknown]

// typeof f1 结果为 (arg: { a: number; b: string }) => void
type T4 = Parameters<typeof f1>;
// type T4 = [arg: {
//     a: number;
//     b: string;
// }]

// any 和 never
type T5 = Parameters<any>;
// type T5 = unknown[]
type T6 = Parameters<never>;
// type T6 = never

// 下面这样传参是会报错的
type T7 = Parameters<string>;
type T8 = Parameters<Function>;

// 源码定义
type Parameters<T extends (...args: any) => any> = T extends (...args: infer P) => any ? P : never

可以看到限制了函数类型，然后 ...args 取参数和 js 中的用法是一样的，infer 表示待推断的类型变量，打断出 ...args 取到的类型赋值给 P

ReturnType

ReturnType<T>：作用是获取函数返回值的类型。T 为函数

示例：

declare function f1(): { a: number; b: string };

type T1 = ReturnType<() => string>;
// type T1 = string

type T2 = ReturnType<(s: string) => void>;
// type T2 = void

type T3 = ReturnType<<T>() => T>;
// type T3 = unknown

type T4 = ReturnType<<T extends U, U extends number[]>() => T>;
// type T4 = number[]

type T5 = ReturnType<typeof f1>;
// type T5 = {
//     a: number;
//     b: string;
// }

// any 和 never
type T6 = ReturnType<any>;
// type T6 = any
type T7 = ReturnType<never>;
// type T7 = never

// 下面这样是不行的
type T8 = ReturnType<string>;
type T9 = ReturnType<Function>;

// 源码定义
type ReturnType<T extends (...args: any) => any> = T extends (...args: any) => infer R ? R : any

可以看到源码定义上和 Parameters 是基本一样的，只是把类型推断的参数换成返回值了

ConstructorParameters/InstanceType

我们知道 Parameters 和 ReturnType 这一对是获取普通/箭头函数的参数类型集合以及返回值类型的了，还有一对组合ConstructorParameters 和 InstanceType 是获取构造函数的参数类型集合以及返回值类型的，和上面的比较类似我就放到一起了

Uppercase/Lowercase

这俩儿的作用是转换全部字母大小写

type T1 = Uppercase<"abcd">
// type T1 = "ABCD"

type T2 = Lowercase<"ABCD">
// type T2 = "abcd"

Capitalize/Uncapitalize

这俩儿的作用是转换首字母大小写

type T1 = Capitalize<"abcd efg">
// type T1 = "Abcd efg"

type T2 = Uncapitalize<"ABCD EFG">
// type T2 = "aBCD EFG"

练习四

请实现一个类型，把对象类型中的属性名换成大写，需要注意的是对象属性名支持 string | number | symbol 三种类型

type User1 = {
    name: string
    age: number
    18: number
}

// 实现如下，只需调用现在的工具类型 Uppercase 就行了

// 先取出所有字符串属性的出来，再处理返回 { NAME: string, AGE: number }
// type T1<T> = { [P in keyof T & string as Uppercase<P>]: T[P] }
// 只处理字符串属性的，其他正常返回
type T1<T> = { [P in keyof T as P extends string ? Uppercase<P> : P]: T[P] }

type T2 = T1<User1>
// type T2 = {
//     NAME: string;
//     AGE: number;
//     18: number
// }

综合练习

请实现一个类型，可以把下划线属性名的对象，换成驼峰属性名的对象。这个就没有现成的工具类型调用了，所以需要我们额外实现一个

这个练习用到了本文中的很多知识，先自己写一下咯

type User1 = {
    my_name: string
    my_age_type: number // 多个下划线
    my_children: {
        my_boy: number
        my_girl: number
    }
}

// 实现如下
type T1<T> = T extends string
	? T extends `${infer A}_${infer B}`
		? `${A}${T1<Capitalize<B>>}` // 这里有递归处理单个属性名多个下划线
		: T
	: T;
// 对象不递归
// type T2<T> = { [P in keyof T as T1<P>]: T[P] }
// 对象递归
type T2<T> = T extends object ? { [P in keyof T as T1<P>]: T2<T[P]> } : T

type T3 = T2<User1>
// type T3 = {
//     myName: string;
//     myAgeType: number;
//     myChildren: {
//         myBoy: number;
//         myGirl: number;
//     };
// }

这个练习用到了 extends、infer、as、循环、递归，相信能更好地帮助我们理解和运用

参考资料

www.typescriptlang.org/docs/handbo…

结语

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Exclude

Extract

Omit

Pick

练习一

Record

Partial

Required

Readonly

练习二

NonNullable

练习三

Awaited

Parameters

ReturnType

ConstructorParameters/InstanceType

Uppercase/Lowercase

Capitalize/Uncapitalize

练习四

综合练习

参考资料

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