《TypeScript 中文入门教程》 4、类

介绍#

传统的JavaScript程序使用函数和基于原型的继承来创建可重用的组件，但这对于熟悉使用面向对象方式的程序员来说有些棘手，因为他们用的是基于类的继承并且对象是从类构建出来的。从ECMAScript 2015，也就是ECMAScript 6，JavaScript程序将可以使用这种基于类的面向对象方法。在TypeScript里，我们允许开发者现在就使用这些特性，并且编译后的JavaScript可以在所有主流浏览器和平台上运行，而不需要等到下个JavaScript版本。

类#

下面看一个使用类的例子：

class Greeter {
    greeting: string;
    constructor(message: string) {
        this.greeting = message;
    }
    greet() {
        return 'Hello, ' + this.greeting;
    }
}

let greeter = new Greeter('world');

如果你使用过C#或Java，你会对这种语法非常熟悉。我们声明一个Greeter类。这个类有3个成员：一个叫做greeting的属性，一个构造函数和一个greet方法。

你会注意到，我们在引用任何一个类成员的时候都用了this。它表示我们访问的是类的成员。

最后一行，我们使用new构造了Greeter类的一个实例。它会调用之前定义的构造函数，创建一个Greeter类型的新对象，并执行构造函数初始化它。

继承#

在TypeScript里，我们可以使用常用的面向对象模式。当然，基于类的程序设计中最基本的模式是允许使用继承来扩展一个类。

看下面的例子：

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);
    }
    move(distanceInMeters = 5) {
        console.log('Slithering...');
        super.move(distanceInMeters);
    }
}

class Horse extends Animal {
    constructor(name: string) {
        super(name);
    }
    move(distanceInMeters = 45) {
        console.log('Galloping...');
        super.move(distanceInMeters);
    }
}

let sam = new Snake('Sammy the Python');
let tom: Animal = new Horse('Tommy the Palomino');

sam.move();
tom.move(34);

这个例子展示了TypeScript中继承的一些特征，与其它语言类似。我们使用extends来创建子类。你可以看到Horse和Snake类是基类Animal的子类，并且可以访问其属性和方法。

包含constructor函数的派生类必须调用super()，它会执行基类的构造方法。

这个例子演示了如何在子类里可以重写父类的方法。 Snake类和Horse类都创建了move方法，重写了从Animal继承来的move方法，使得move方法根据不同的类而具有不同的功能。注意，即使tom被声明为Animal类型，因为它的值是Horse，tom.move(34)调用Horse里的重写方法：

Slithering...
Sammy the Python moved 5m.
Galloping...
Tommy the Palomino moved 34m.

公共，私有与受保护的修饰符#

默认为公有#

在上面的例子里，我们可以自由的访问程序里定义的成员。如果你对其它语言中的类比较了解，就会注意到我们在之前的代码里并没有使用public来做修饰；例如，C#要求必须明确地使用public指定成员是可见的。在TypeScript里，每个成员默认为public的。

你也可以明确的将一个成员标记成public。我们可以用下面的方式来重写上面的Animal类：

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

理解`private`#

当成员被标记成private时，它就不能在声明它的类的外部访问。比如：

class Animal {
    private name: string;
    constructor(theName: string) {
        this.name = theName;
    }
}

new Animal('Cat').name; // Error: 'name' is private;

TypeScript使用的是结构性类型系统。当我们比较两种不同的类型时，并不在乎它们从哪儿来的，如果所有成员的类型都是兼容的，我们就认为它们的类型是兼容的。

然而，当我们比较带有private或protected成员的类型的时候，情况就不同了。如果其中一个类型里包含一个private成员，那么只有当另外一个类型中也存在这样一个private成员，并且它们是来自同一处声明时，我们才认为这两个类型是兼容的。对于protected成员也使用这个规则。

下面来看一个例子，详细的解释了这点：

class Animal {
    private name: string;
    constructor(theName: string) {
        this.name = theName;
    }
}

class Rhino extends Animal {
    constructor() {
        super('Rhino');
    }
}

class Employee {
    private name: string;
    constructor(theName: string) {
        this.name = theName;
    }
}

let animal = new Animal('Goat');
let rhino = new Rhino();
let employee = new Employee('Bob');

animal = rhino;
animal = employee; // Error: Animal and Employee are not compatible

这个例子中有Animal和Rhino两个类，Rhino是Animal类的子类。还有一个Employee类，其类型看上去与Animal是相同的。我们创建了几个这些类的实例，并相互赋值来看看会发生什么。因为Animal和Rhino共享了来自Animal里的私有成员定义private name: string，因此它们是兼容的。然而Employee却不是这样。当把Employee赋值给Animal的时候，得到一个错误，说它们的类型不兼容。尽管Employee里也有一个私有成员name，但它明显不是Animal里面定义的那个。

理解`protected`#

protected修饰符与private修饰符的行为很相似，但有一点不同，protected成员在派生类中仍然可以访问。例如：

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

class Employee extends Person {
    private department: string;

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

    public getElevatorPitch() {
        return `Hello, my name is ${this.name} and I work in ${this.department}.`;
    }
}

let howard = new Employee('Howard', 'Sales');
console.log(howard.getElevatorPitch());
console.log(howard.name); // error

注意，我们不能在Person类外使用name，但是我们仍然可以通过Employee类的实例方法访问，因为Employee是由Person派生出来的。

参数属性#

在上面的例子中，我们不得不定义一个受保护的成员name和一个构造函数参数theName在Person类里，并且立刻给name和theName赋值。这种情况经常会遇到。参数属性可以方便地让我们在一个地方定义并初始化一个成员。下面的例子是对之前Animal类的修改版，使用了参数属性：

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

注意看我们是如何舍弃了theName，仅在构造函数里使用private name: string参数来创建和初始化name成员。我们把声明和赋值合并至一处。

参数属性通过给构造函数参数添加一个访问限定符来声明。使用private限定一个参数属性会声明并初始化一个私有成员；对于public和protected来说也是一样。

存取器#

TypeScript支持getters/setters来截取对对象成员的访问。它能帮助你有效的控制对对象成员的访问。

下面来看如何把一类改写成使用get和set。首先是一个没用使用存取器的例子。

class Employee {
    fullName: string;
}

let employee = new Employee();
employee.fullName = 'Bob Smith';
if (employee.fullName) {
    console.log(employee.fullName);
}

我们可以随意的设置fullName，这是非常方便的，但是这也可能会带来麻烦。

下面这个版本里，我们先检查用户密码是否正确，然后再允许其修改employee。我们把对fullName的直接访问改成了可以检查密码的set方法。我们也加了一个get方法，让上面的例子仍然可以工作。

let passcode = 'secret passcode';

class Employee {
    private _fullName: string;

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

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

let employee = new Employee();
employee.fullName = 'Bob Smith';
if (employee.fullName) {
    alert(employee.fullName);
}

我们可以修改一下密码，来验证一下存取器是否是工作的。当密码不对时，会提示我们没有权限去修改employee。

注意：若要使用存取器，要求设置编译器输出目标为ECMAScript 5或更高。

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 }));

抽象类#

抽象类是供其它类继承的基类。他们一般不会直接被实例化。不同于接口，抽象类可以包含成员的实现细节。 abstract关键字是用于定义抽象类和在抽象类内部定义抽象方法。

abstract class Animal {
    abstract makeSound(): void;
    move(): void {
        console.log('roaming the earch...');
    }
}

抽象类中的抽象方法不包含具体实现并且必须在派生类中实现。抽象方法的语法与接口方法相似。两者都是定义方法签名不包含方法体。然而，抽象方法必须使用abstract关键字并且可以包含访问符。

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

    printName(): void {
        console.log('Department name: ' + this.name);
    }

    abstract printMeeting(): void; // 必须在派生类中实现
}

class AccountingDepartment extends Department {
    constructor() {
        super('Accounting and Auditing'); // constructors in derived classes must call super()
    }

    printMeeting(): void {
        console.log('The Accounting Department meets each Monday at 10am.');
    }

    generateReports(): void {
        console.log('Generating accounting reports...');
    }
}

let department: Department; // ok to create a reference to an abstract type
department = new Department(); // error: cannot create an instance of an abstract class
department = new AccountingDepartment(); // ok to create and assign a non-abstract subclass
department.printName();
department.printMeeting();
department.generateReports(); // error: method doesn't exist on declared abstract type

高级技巧#

构造函数#

当你在TypeScript里定义类的时候，实际上同时定义了很多东西。首先是类的实例的类型。

class Greeter {
    greeting: string;
    constructor(message: string) {
        this.greeting = message;
    }
    greet() {
        return 'Hello, ' + this.greeting;
    }
}

let greeter: Greeter;
greeter = new Greeter('world');
console.log(greeter.greet());

在这里，我们写了let greeter: Greeter，意思是Greeter类实例的类型是Greeter。这对于用过其它面向对象语言的程序员来讲已经是老习惯了。

我们也创建了一个叫做构造函数的值。这个函数会在我们使用new创建类实例的时候被调用。下面我们来看看，上面的代码被编译成JavaScript后是什么样子的：

let Greeter = (function () {
    function Greeter(message) {
        this.greeting = message;
    }
    Greeter.prototype.greet = function () {
        return 'Hello, ' + this.greeting;
    };
    return Greeter;
})();

let greeter;
greeter = new Greeter('world');
console.log(greeter.greet());

上面的代码里，let Greeter将被赋值为构造函数。当我们使用new并执行这个函数后，便会得到一个类的实例。这个构造函数也包含了类的所有静态属性。换个角度说，我们可以认为类具有实例部分与静态部分这两个部分。

让我们来改写一下这个例子，看看它们之前的区别：

class Greeter {
    static standardGreeting = 'Hello, there';
    greeting: string;
    greet() {
        if (this.greeting) {
            return 'Hello, ' + this.greeting;
        } else {
            return Greeter.standardGreeting;
        }
    }
}

let greeter1: Greeter;
greeter1 = new Greeter();
console.log(greeter1.greet());

let greeterMaker: typeof Greeter = Greeter;
greeterMaker.standardGreeting = 'Hey there!';
let greeter2: Greeter = new greeterMaker();
console.log(greeter2.greet());

这个例子里，greeter1与之前看到的一样。我们实例化Greeter类，并使用这个对象。与我们之前看到的一样。

再之后，我们直接使用类。我们创建了一个叫做greeterMaker的变量。这个变量保存了这个类或者说保存了类构造函数。然后我们使用typeof Greeter，意思是取Greeter类的类型，而不是实例的类型。或者更确切的说，“告诉我Greeter标识符的类型”，也就是构造函数的类型。这个类型包含了类的所有静态成员和构造函数。之后，就和前面一样，我们在greeterMaker上使用new，创建Greeter的实例。

把类当做接口使用#

如上一节里所讲的，类定义会创建两个东西：类实例的类型和一个构造函数。因为类可以创建出类型，所以你能够在可以使用接口的地方使用类。

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

interface Point3d extends Point {
    z: number;
}

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

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