类

传统方法中，JavaScript 通过构造函数实现类的概念，通过原型链实现继承。而在 ES6 中，我们终于迎来了 class。

TypeScript 除了实现了所有 ES6 中的类的功能以外，还添加了一些新的用法。

这一节主要介绍类的用法，下一节再介绍如何定义类的类型。

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。

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。

  1. class Animal {
  2.     public name;
  3.     constructor(name) {
  4.         this.name = name;
  5.     }
  6.     sayHi() {
  7.         return `My name is ${this.name}`;
  8.     }
  9. }
  11. let a = new Animal('Jack');
  12. console.log(a.sayHi()); // My name is Jack

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。

  1. class Cat extends Animal {
  2.   constructor(name) {
  3.     super(name); // 调用父类的 constructor(name)
  4.     console.log(this.name);
  5.   }
  6.   sayHi() {
  7.     return 'Meow, ' + super.sayHi(); // 调用父类的 sayHi()
  8.   }
  9. }
  11. let c = new Cat('Tom'); // Tom
  12. console.log(c.sayHi()); // Meow, My name is Tom

存取器

使用 getter 和 setter 可以改变属性的赋值和读取行为：

  1. class Animal {
  2.   constructor(name) {
  3.     this.name = name;
  4.   }
  5.   get name() {
  6.     return 'Jack';
  7.   }
  8.   set name(value) {
  9.     console.log('setter: ' + value);
  10.   }
  11. }
  13. let a = new Animal('Kitty'); // setter: Kitty
  14. a.name = 'Tom'; // setter: Tom
  15. console.log(a.name); // Jack

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：

  1. class Animal {
  2.   static isAnimal(a) {
  3.     return a instanceof Animal;
  4.   }
  5. }
  7. let a = new Animal('Jack');
  8. Animal.isAnimal(a); // true
  9. a.isAnimal(a); // TypeError: a.isAnimal is not a function

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：

  1. class Animal {
  2.   name = 'Jack';
  4.   constructor() {
  5.     // ...
  6.   }
  7. }
  9. let a = new Animal();
  10. console.log(a.name); // Jack

静态属性

ES7 提案中，可以使用 static 定义一个静态属性：

  1. class Animal {
  2.   static num = 42;
  4.   constructor() {
  5.     // ...
  6.   }
  7. }
  9. console.log(Animal.num); // 42

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：

  1. class Animal {
  2.   public name;
  3.   public constructor(name) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6. }
  8. let a = new Animal('Jack');
  9. console.log(a.name); // Jack
  10. a.name = 'Tom';
  11. console.log(a.name); // Tom

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：

  1. class Animal {
  2.   private name;
  3.   public constructor(name) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6. }
  8. let a = new Animal('Jack');
  9. console.log(a.name); // Jack
  10. a.name = 'Tom';
  12. // index.ts(9,13): error TS2341: Property 'name' is private and only accessible within class 'Animal'.
  13. // index.ts(10,1): error TS2341: Property 'name' is private and only accessible within class 'Animal'.

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：

  1. var Animal = (function () {
  2.   function Animal(name) {
  3.     this.name = name;
  4.   }
  5.   return Animal;
  6. })();
  7. var a = new Animal('Jack');
  8. console.log(a.name);
  9. 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：

  1. class Animal {
  2.   private name;
  3.   public constructor(name) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6. }
  8. class Cat extends Animal {
  9.   constructor(name) {
  10.     super(name);
  11.     console.log(this.name);
  12.   }
  13. }
  15. // index.ts(11,17): error TS2341: Property 'name' is private and only accessible within class 'Animal'.

而如果是用 protected 修饰，则允许在子类中访问：

  1. class Animal {
  2.   protected name;
  3.   public constructor(name) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6. }
  8. class Cat extends Animal {
  9.   constructor(name) {
  10.     super(name);
  11.     console.log(this.name);
  12.   }
  13. }

当构造函数修饰为 private 时，该类不允许被继承或者实例化：

  1. class Animal {
  2.   public name;
  3.   private constructor(name) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6. }
  7. class Cat extends Animal {
  8.   constructor(name) {
  9.     super(name);
  10.   }
  11. }
  13. let a = new Animal('Jack');
  15. // index.ts(7,19): TS2675: Cannot extend a class 'Animal'. Class constructor is marked as private.
  16. // index.ts(13,9): TS2673: Constructor of class 'Animal' is private and only accessible within the class declaration.

当构造函数修饰为 protected 时，该类只允许被继承：

  1. class Animal {
  2.   public name;
  3.   protected constructor(name) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6. }
  7. class Cat extends Animal {
  8.   constructor(name) {
  9.     super(name);
  10.   }
  11. }
  13. let a = new Animal('Jack');
  15. // index.ts(13,9): TS2674: Constructor of class 'Animal' is protected and only accessible within the class declaration.

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。

  1. class Animal {
  2.   // public name: string;
  3.   public constructor(public name) {
  4.     // this.name = name;
  5.   }
  6. }

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。

  1. class Animal {
  2.   readonly name;
  3.   public constructor(name) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6. }
  8. let a = new Animal('Jack');
  9. console.log(a.name); // Jack
  10. a.name = 'Tom';
  12. // index.ts(10,3): TS2540: Cannot assign to 'name' because it is a read-only property.

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。

  1. class Animal {
  2.   // public readonly name;
  3.   public constructor(public readonly name) {
  4.     // this.name = name;
  5.   }
  6. }

抽象类

abstract 用于定义抽象类和其中的抽象方法。

什么是抽象类？

首先，抽象类是不允许被实例化的：

  1. abstract class Animal {
  2.   public name;
  3.   public constructor(name) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6.   public abstract sayHi();
  7. }
  9. let a = new Animal('Jack');
  11. // index.ts(9,11): error TS2511: Cannot create an instance of the abstract class 'Animal'.

上面的例子中，我们定义了一个抽象类 Animal，并且定义了一个抽象方法 sayHi。在实例化抽象类的时候报错了。

其次，抽象类中的抽象方法必须被子类实现：

  1. abstract class Animal {
  2.   public name;
  3.   public constructor(name) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6.   public abstract sayHi();
  7. }
  9. class Cat extends Animal {
  10.   public eat() {
  11.     console.log(`${this.name} is eating.`);
  12.   }
  13. }
  15. let cat = new Cat('Tom');
  17. // index.ts(9,7): error TS2515: Non-abstract class 'Cat' does not implement inherited abstract member 'sayHi' from class 'Animal'.

上面的例子中，我们定义了一个类 Cat 继承了抽象类 Animal，但是没有实现抽象方法 sayHi，所以编译报错了。

下面是一个正确使用抽象类的例子：

  1. abstract class Animal {
  2.   public name;
  3.   public constructor(name) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6.   public abstract sayHi();
  7. }
  9. class Cat extends Animal {
  10.   public sayHi() {
  11.     console.log(`Meow, My name is ${this.name}`);
  12.   }
  13. }
  15. let cat = new Cat('Tom');

上面的例子中，我们实现了抽象方法 sayHi，编译通过了。

需要注意的是，即使是抽象方法，TypeScript 的编译结果中，仍然会存在这个类，上面的代码的编译结果是：

  1. var __extends =
  2.   (this && this.__extends) ||
  3.   function (d, b) {
  4.     for (var p in b) if (b.hasOwnProperty(p)) d[p] = b[p];
  5.     function __() {
  6.       this.constructor = d;
  7.     }
  8.     d.prototype = b === null ? Object.create(b) : ((__.prototype = b.prototype), new __());
  9.   };
  10. var Animal = (function () {
  11.   function Animal(name) {
  12.     this.name = name;
  13.   }
  14.   return Animal;
  15. })();
  16. var Cat = (function (_super) {
  17.   __extends(Cat, _super);
  18.   function Cat() {
  19.     _super.apply(this, arguments);
  20.   }
  21.   Cat.prototype.sayHi = function () {
  22.     console.log('Meow, My name is ' + this.name);
  23.   };
  24.   return Cat;
  25. })(Animal);
  26. var cat = new Cat('Tom');

类的类型

给类加上 TypeScript 的类型很简单，与接口类似：

  1. class Animal {
  2.   name: string;
  3.   constructor(name: string) {
  4.     this.name = name;
  5.   }
  6.   sayHi(): string {
  7.     return `My name is ${this.name}`;
  8.   }
  9. }
  11. let a: Animal = new Animal('Jack');
  12. console.log(a.sayHi()); // My name is Jack

参考