《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 };