9.类型编程基石：TypeScript 中无处不在的泛型

从这一节开始，我们正式进入到「类型编程进阶篇」的学习。能来到这里意味着你已经对 TypeScript 比较熟悉，甚至开始爱不释手了。但也意味着课程难度有所提升，知识变得更加复杂了。不过，你也不必担心，我会和你一起将思维调整到类型的频道，去认识这些类型世界的新朋友们！

如果说 TypeScript 是一门对类型进行编程的语言，那么泛型就是这门语言里的（函数）参数。这一节，我们就来了解 TypeScript 中无处不在的泛型，以及它在类型别名、对象类型、函数与 Class 中的使用方式。

本节代码见：Generic Types (opens new window)

类型别名中的泛型

在类型工具学习中，我们已经接触过类型别名中的泛型，比如类型别名如果声明了泛型坑位，那其实就等价于一个接受参数的函数：

type Factory<T> = T | number | string;

上面这个类型别名的本质就是一个函数，T 就是它的变量，返回值则是一个包含 T 的联合类型，我们可以写段伪代码来加深一下记忆：

function Factory(typeArg){
  return [typeArg, number, string]
}

类型别名中的泛型大多是用来进行工具类型封装，比如我们在上一节的映射类型中学习的工具类型：

type Stringify<T> = {
  [K in keyof T]: string;
};

type Clone<T> = {
  [K in keyof T]: T[K];
};

Stringify 会将一个对象类型的所有属性类型置为 string ，而 Clone 则会进行类型的完全复制。我们可以提前看一个 TypeScript 的内置工具类型实现：

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

工具类型 Partial 会将传入的对象类型复制一份，但会额外添加一个?，还记得这代表什么吗？可选，也就是说现在我们获得了一个属性均为可选的山寨版：

interface IFoo {
  prop1: string;
  prop2: number;
  prop3: boolean;
  prop4: () => void;
}

type PartialIFoo = Partial<IFoo>;

// 等价于
interface PartialIFoo {
  prop1?: string;
  prop2?: number;
  prop3?: boolean;
  prop4?: () => void;
}

内置工具类型地解析、扩展、进阶，在后面我们会一路升级打怪，完全地掌握它们。

类型别名与泛型的结合中，除了映射类型、索引类型等类型工具以外，还有一个非常重要的工具：条件类型。我们先来简单了解一下：

type IsEqual<T> = T extends true ? 1 : 2;

type A = IsEqual<true>; // 1
type B = IsEqual<false>; // 2
type C = IsEqual<'linbudu'>; // 2

在条件类型参与的情况下，通常泛型会被作为条件类型中的判断条件（T extends Condition，或者 Type extends T）以及返回值（即 : 两端的值），这也是我们筛选类型需要依赖的能力之一。

泛型约束与默认值

像函数可以声明一个参数的默认值一样，泛型同样有着默认值的设定，比如：

type Factory<T = boolean> = T | number | string;

这样在你调用时就可以不带任何参数了，默认会使用我们声明的默认值来填充。

const foo: Factory = false;

再看个伪代码帮助理解：

function Factory(typeArg = boolean){
  return [typeArg, number, string]
}

除了声明默认值以外，泛型还能做到一样函数参数做不到的事：泛型约束。也就是说，你可以要求传入这个工具类型的泛型必须符合某些条件，否则你就拒绝进行后面的逻辑。在函数中，我们只能在逻辑中处理：

function add(source: number, add: number){
  if(typeof source !== 'number' || typeof add !== 'number'){
    throw new Error("Invalid arguments!")
  }
  
  return source + add;
}

而在泛型中，我们可以使用 extends 关键字来约束传入的泛型参数必须符合要求。关于 extends，A extends B 意味着 A 是 B 的子类型，这里我们暂时只需要了解非常简单的判断逻辑，也就是说 A 比 B 的类型更精确，或者说更复杂。具体来说，可以分为以下几类。

• 更精确，如字面量类型是对应原始类型的子类型，即 'linbudu' extends string，599 extends number 成立。类似的，联合类型子集均为联合类型的子类型，即 1、 1 | 2 是 1 | 2 | 3 | 4 的子类型。
• 更复杂，如 { name: string } 是 {} 的子类型，因为在 {} 的基础上增加了额外的类型，基类与派生类（父类与子类）同理。

关于 TypeScript 完整的类型层级，我们会在后面一节进行非常详细地说明。

我们来看下面这个例子：

type ResStatus<ResCode extends number> = ResCode extends 10000 | 10001 | 10002
  ? 'success'
  : 'failure';

这个例子会根据传入的请求码判断请求是否成功，这意味着它只能处理数字字面量类型的参数，因此这里我们通过 extends number 来标明其类型约束，如果传入一个不合法的值，就会出现类型错误：

type ResStatus<ResCode extends number> = ResCode extends 10000 | 10001 | 10002
  ? 'success'
  : 'failure';


type Res1 = ResStatus<10000>; // "success"
type Res2 = ResStatus<20000>; // "failure"

type Res3 = ResStatus<'10000'>; // 类型“string”不满足约束“number”。

与此同时，如果我们想让这个类型别名可以无需显式传入泛型参数也能调用，并且默认情况下是成功地，这样就可以为这个泛型参数声明一个默认值：

type ResStatus<ResCode extends number = 10000> = ResCode extends 10000 | 10001 | 10002
  ? 'success'
  : 'failure';

type Res4 = ResStatus; // "success"

在 TypeScript 中，泛型参数存在默认约束（在下面的函数泛型、Class 泛型中也是）。这个默认约束值在 TS 3.9 版本以前是 any，而在 3.9 版本以后则为 unknown。在 TypeScript ESLint 中，你可以使用 no-unnecessary-type-constraint (opens new window) 规则，来避免代码中声明了与默认约束相同的泛型约束。

多泛型关联

我们不仅可以同时传入多个泛型参数，还可以让这几个泛型参数之间也存在联系。我们可以先看一个简单的场景，条件类型下的多泛型参数：

type Conditional<Type, Condition, TruthyResult, FalsyResult> =
  Type extends Condition ? TruthyResult : FalsyResult;

//  "passed!"
type Result1 = Conditional<'linbudu', string, 'passed!', 'rejected!'>;

// "rejected!"
type Result2 = Conditional<'linbudu', boolean, 'passed!', 'rejected!'>;

这个例子表明，多泛型参数其实就像接受更多参数的函数，其内部的运行逻辑（类型操作）会更加抽象，表现在参数（泛型参数）需要进行的逻辑运算（类型操作）会更加复杂。

上面我们说，多个泛型参数之间的依赖，其实指的即是在后续泛型参数中，使用前面的泛型参数作为约束或默认值：

type ProcessInput<
  Input,
  SecondInput extends Input = Input,
  ThirdInput extends Input = SecondInput
> = number;

这里的内部类型操作并不是重点，我们直接忽略即可。从这个类型别名中你能获得哪些信息？

• 这个工具类型接受 1-3 个泛型参数。
• 第二、三个泛型参数的类型需要是首个泛型参数的子类型。
• 当只传入一个泛型参数时，其第二个泛型参数会被赋值为此参数，而第三个则会赋值为第二个泛型参数，相当于均使用了这唯一传入的泛型参数。
• 当传入两个泛型参数时，第三个泛型参数会默认赋值为第二个泛型参数的值。

多泛型关联在一些复杂的工具类型中非常常见，我们会在后续的内置类型讲解、内置类型进阶等章节中再实战，这里先了解即可。

对象类型中的泛型

由于泛型提供了对类型结构的复用能力，我们也经常在对象类型结构中使用泛型。最常见的一个例子应该还是响应类型结构的泛型处理：

interface IRes<TData = unknown> {
  code: number;
  error?: string;
  data: TData;
}

这个接口描述了一个通用的响应类型结构，预留出了实际响应数据的泛型坑位，然后在你的请求函数中就可以传入特定的响应类型了：

interface IUserProfileRes {
  name: string;
  homepage: string;
  avatar: string;
}

function fetchUserProfile(): Promise<IRes<IUserProfileRes>> {}

type StatusSucceed = boolean;
function handleOperation(): Promise<IRes<StatusSucceed>> {}

而泛型嵌套的场景也非常常用，比如对存在分页结构的数据，我们也可以将其分页的响应结构抽离出来：

interface IPaginationRes<TItem = unknown> {
  data: TItem[];
  page: number;
  totalCount: number;
  hasNextPage: boolean;
}

function fetchUserProfileList(): Promise<IRes<IPaginationRes<IUserProfileRes>>> {}

这些结构看起来很复杂，但其实就是简单的泛型参数填充而已。就像我们会封装请求库、请求响应拦截器一样，对请求中的参数、响应中的数据的类型的封装其实也不应该落下。甚至在理想情况下，这些结构体封装应该在请求库封装一层中就被处理掉。

直到目前为止，我们了解的泛型似乎就是一个类型别名的参数，它需要手动传入，可以设置类型层面约束和默认值，看起来似乎没有特别神奇的地方？

接下来，我们要来看看泛型的另一面，也是你实际上会打交道最频繁的一面：类型的自动提取。

函数中的泛型

假设我们有这么一个函数，它可以接受多个类型的参数并进行对应处理，比如：

• 对于字符串，返回部分截取；
• 对于数字，返回它的 n 倍；
• 对于对象，修改它的属性并返回。

这个时候，我们要如何对函数进行类型声明？是 any 大法好？

function handle(input: any): any {}

还是用联合类型来包括所有可能类型？

function handle(input: string | number | {}): string | number | {} {}

第一种我们肯定要直接 pass，第二种虽然麻烦了一点，但似乎可以满足需要？但如果我们真的调用一下就知道不合适了。

const shouldBeString = handle("linbudu");
const shouldBeNumber = handle(599);
const shouldBeObject = handle({ name: "linbudu" });

虽然我们约束了入参的类型，但返回值的类型并没有像我们预期的那样和入参关联起来，上面三个调用结果的类型仍然是一个宽泛的联合类型 string | number | {}。难道要用重载一个个声明可能的关联关系？

function handle(input: string): string
function handle(input: number): number
function handle(input: {}): {}
function handle(input: string | number | {}): string | number | {} { }

天，如果再多一些复杂的情况，别说你愿不愿意补充每一种关联了，同事看到这样的代码都会质疑你的水平。这个时候，我们就该请出泛型了：

function handle<T>(input: T): T {}

我们为函数声明了一个泛型参数 T，并将参数的类型与返回值类型指向这个泛型参数。这样，在这个函数接收到参数时，T 会自动地被填充为这个参数的类型。这也就意味着你不再需要预先确定参数的可能类型了，而在返回值与参数类型关联的情况下，也可以通过泛型参数来进行运算。

在基于参数类型进行填充泛型时，其类型信息会被推断到尽可能精确的程度，如这里会推导到字面量类型而不是基础类型。这是因为在直接传入一个值时，这个值是不会再被修改的，因此可以推导到最精确的程度。而如果你使用一个变量作为参数，那么只会使用这个变量标注的类型（在没有标注时，会使用推导出的类型）。

function handle<T>(input: T): T {}

const author = "linbudu"; // 使用 const 声明，被推导为 "linbudu"

let authorAge = 18; // 使用 let 声明，被推导为 number

handle(author); // 填充为字面量类型 "linbudu"
handle(authorAge); // 填充为基础类型 number

你也可以将鼠标悬浮在表达式上，来查看填充的泛型信息：

再看一个例子：

function swap<T, U>([start, end]: [T, U]): [U, T] {
  return [end, start];
}

const swapped1 = swap(["linbudu", 599]);
const swapped2 = swap([null, 599]);
const swapped3 = swap([{ name: "linbudu" }, {}]);

在这里返回值类型对泛型参数进行了一些操作，而同样你可以看到其调用信息符合预期：

函数中的泛型同样存在约束与默认值，比如上面的 handle 函数，现在我们希望做一些代码拆分，不再处理对象类型的情况了：

function handle<T extends string | number>(input: T): T {}

而 swap 函数，现在我们只想处理数字元组的情况：

function swap<T extends number, U extends number>([start, end]: [T, U]): [U, T] {
  return [end, start];
}

而多泛型关联也是如此，比如 lodash 的 pick 函数，这个函数首先接受一个对象，然后接受一个对象属性名组成的数组，并从这个对象中截取选择的属性部分：

const object = { 'a': 1, 'b': '2', 'c': 3 };

_.pick(object, ['a', 'c']);
// => { 'a': 1, 'c': 3 }

这个函数很明显需要在泛型层面声明关联，即数组中的元素只能来自于对象的属性名（组成的字面量联合类型！），因此我们可以这么写（部分简化）：

pick<T extends object, U extends keyof T>(object: T, ...props: Array<U>): Pick<T, U>;

这里 T 声明约束为对象类型，而 U 声明约束为 keyof T。同时对应的，其返回值类型中使用了 Pick<T, U> 这一工具类型，它与 pick 函数的作用一致，对一个对象结构进行裁剪，我们会在后面内置工具类型一节讲到。

函数的泛型参数也会被内部的逻辑消费，如：

function handle<T>(payload: T): Promise<[T]> {
  return new Promise<[T]>((res, rej) => {
    res([payload]);
  });
}

对于箭头函数的泛型，其书写方式是这样的：

const handle = <T>(input: T): T => {}

需要注意的是在 tsx 文件中泛型的尖括号可能会造成报错，编译器无法识别这是一个组件还是一个泛型，此时你可以让它长得更像泛型一些：

const handle = <T extends any>(input: T): T => {}

函数的泛型是日常使用较多的一部分，更明显地体现了泛型在调用时被填充这一特性，而类型别名中，我们更多是手动传入泛型。这一差异的缘由其实就是它们的场景不同，我们通常使用类型别名来对已经确定的类型结构进行类型操作，比如将一组确定的类型放置在一起。而在函数这种场景中，我们并不能确定泛型在实际运行时会被什么样的类型填充。

需要注意的是，不要为了用泛型而用泛型，就像这样：

function handle<T>(arg: T): void {
  console.log(arg);
};

在这个函数中，泛型参数 T 没有被返回值消费，也没有被内部的逻辑消费，这种情况下即使随着调用填充了泛型参数，也是没有意义的。因此这里你就完全可以用 any 来进行类型标注。

Class 中的泛型

Class 中的泛型和函数中的泛型非常类似，只不过函数中泛型参数的消费方是参数和返回值类型，Class 中的泛型消费方则是属性、方法、乃至装饰器等。同时 Class 内的方法还可以再声明自己独有的泛型参数。我们直接来看完整的示例：

class Queue<TElementType> {
  private _list: TElementType[];

  constructor(initial: TElementType[]) {
    this._list = initial;
  }

  // 入队一个队列泛型子类型的元素
  enqueue<TType extends TElementType>(ele: TType): TElementType[] {
    this._list.push(ele);
    return this._list;
  }

  // 入队一个任意类型元素（无需为队列泛型子类型）
  enqueueWithUnknownType<TType>(element: TType): (TElementType | TType)[] {
    return [...this._list, element];
  }

  // 出队
  dequeue(): TElementType[] {
    this._list.shift();
    return this._list;
  }
}

其中，enqueue 方法的入参类型 TType 被约束为队列类型的子类型，而 enqueueWithUnknownType 方法中的 TType 类型参数则不会受此约束，它会在其被调用时再对应地填充，同时也会在返回值类型中被使用。

内置方法中的泛型

TypeScript 中为非常多的内置对象都预留了泛型坑位，如 Promise 中

function p() {
  return new Promise<boolean>((resolve, reject) => {
    resolve(true);
  });
}

在你填充 Promise 的泛型以后，其内部的 resolve 方法也自动填充了泛型，而在 TypeScript 内部的 Promise 类型声明中同样是通过泛型实现：

interface PromiseConstructor {
    resolve<T>(value: T | PromiseLike<T>): Promise<T>;
}

declare var Promise: PromiseConstructor;

还有数组 Array<T> 当中，其泛型参数代表数组的元素类型，几乎贯穿所有的数组方法：

const arr: Array<number> = [1, 2, 3];

// 类型“string”的参数不能赋给类型“number”的参数。
arr.push('linbudu');
// 类型“string”的参数不能赋给类型“number”的参数。
arr.includes('linbudu');

// number | undefined
arr.find(() => false);

// 第一种 reduce
arr.reduce((prev, curr, idx, arr) => {
  return prev;
}, 1);

// 第二种 reduce
// 报错：不能将 number 类型的值赋值给 never 类型
arr.reduce((prev, curr, idx, arr) => {
  return [...prev, curr]
}, []);

reduce 方法是相对特殊的一个，它的类型声明存在几种不同的重载：

• 当你不传入初始值时，泛型参数会从数组的元素类型中进行填充。
• 当你传入初始值时，如果初始值的类型与数组元素类型一致，则使用数组的元素类型进行填充。即这里第一个 reduce 调用。
• 当你传入一个非数组元素类型的初始值，比如这里的第二个 reduce 调用，reduce 的泛型参数会默认从这个初始值推导出的类型进行填充，如这里是 never[]。

其中第三种情况也就意味着信息不足，无法推导出正确的类型，我们可以手动传入泛型参数来解决：

arr.reduce<number[]>((prev, curr, idx, arr) => {
  return prev;
}, []);

在 React 中，我们同样可以找到无处不在的泛型坑位：

const [state, setState] = useState<number[]>([]);
// 不传入默认值，则类型为 number[] | undefined
const [state, setState] = useState<number[]>();

// 体现在 ref.current 上
const ref = useRef<number>();

const context =  createContext<ContextType>({});

关于 React 中的更多泛型坑位以及 TypeScript 结合使用，我们会在后面的实战一节进行详细讲解。

总结与预告

在这一节，我们学习了类型编程中的“函数参数”，感受到了泛型与类型别名一同使用时，真的就像一个接收输入再输出结果的函数一样，这样来看是不是泛型就好理解多了？但还没完，我们紧接着了解了泛型的本质：基于调用时类型推导来自动填充类型参数，从而让多个位置上的类型存在约束或关联，实现更严格的类型保护。

在下一节，我们会开始探秘 TypeScript 类型系统核心特性之一：结构化类型系统。你可能此前听说过它的别名“鸭子类型”，但还未深入地了解过，那么下一节我们就来学习这个有趣的类型特性。