【TypeScript 演化史 -- 第七章】映射类型和更好的字面量类型推断

TypeScript 2.1 引入了映射类型，这是对类型系统的一个强大的补充。本质上，映射类型允许w咱们通过映射属性类型从现有类型创建新类型。根据咱们指定的规则转换现有类型的每个属性。转换后的属性组成新的类型。

使用映射类型，可以捕获类型系统中类似 Object.freeze() 等方法的效果。冻结对象后，就不能再添加、更改或删除其中的属性。来看看如何在不使用映射类型的情况下在类型系统中对其进行编码：

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

interface FrozenPoint {
  readonly x: number;
  readonly y: number;
}

function freezePoint(p: Point): FrozenPoint {
  return Object.freeze(p);
}

const origin = freezePoint({ x: 0, y: 0 });

// Error! Cannot assign to 'x' because it
// is a constant or a read-only property.
origin.x = 42;

咱们定义了一个包含 x 和 y 两个属性的 Point 接口，咱们还定义了另一个接口FrozenPoint，它与 Point 相同，只是它的所有属性都被使用 readonly 定义为只读属性。

freezePoint 函数接受一个 Point 作为参数并冻结该参数，接着，向调用者返回相同的对象。然而，该对象的类型已更改为FrozenPoint，因此其属性被静态类型化为只读。这就是为什么当试图将 42 赋值给 x 属性时，TypeScript 会出错。在运行时，分配要么抛出一个类型错误(严格模式)，要么静默失败(非严格模式)。

虽然上面的示例可以正确地编译和工作，但它有两大缺点

1. 需要两个接口。除了 Point 类型之外，还必须定义 FrozenPoint 类型，这样才能将 readonly 修饰符添加到两个属性中。当咱们更改 Point 时，还必须更改FrozenPoint，这很容易出错，也很烦人。
2. 需要 freezePoint 函数。对于希望在应用程序中冻结的每种类型的对象，咱们就必须定义一个包装器函数，该函数接受该类型的对象并返回冻结类型的对象。没有映射类型，咱们就不能以通用的方式静态地使用 Object.freeze()。

使用映射类型构建 Object.freeze()

来看看 Object.freeze()是如何在 lib.d.ts 文件中定义的：

/**
  * Prevents the modification of existing property attributes and values, and prevents the addition of new properties.
  * @param o Object on which to lock the attributes.
  */
freeze<T>(o: T): Readonly<T>;

该方法的返回类型为Readonly<T>，这是一个映射类型，它的定义如下：

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

这个语法一开始可能会让人望而生畏，咱们来一步一步分析它：

• 用一个名为 T 的类型参数定义了一个泛型 Readonly。
• 在方括号中，使用了 keyof 操作符。keyof T 将 T 类型的所有属性名表示为字符串字面量类型的联合。
• 方括号中的 in 关键字表示我们正在处理映射类型。[P in keyof T]: T[P]表示将 T类型的每个属性 P 的类型转换为 T[P]。如果没有readonly修饰符，这将是一个身份转换。
• 类型 T[P] 是一个查找类型，它表示类型 T 的属性 P 的类型。
• 最后，readonly 修饰符指定每个属性都应该转换为只读属性。

因为 Readonly<T> 类型是泛型的，所以咱们为T提供的每种类型都正确地入了Object.freeze() 中。

const origin = Object.freeze({ x: 0, y: 0 });

// Error! Cannot assign to 'x' because it
// is a constant or a read-only property.
origin.x = 42;

映射类型的语法更直观解释

这次咱们使用 Point 类型为例来粗略解释类型映射如何工作。请注意，以下只是出于解释目的，并不能准确反映TypeScript使用的解析算法。

从类型别名开始：

type ReadonlyPoint = Readonly<Point>;

现在，咱们可以在 Readonly<T> 中为泛型类型 T 的替换 Point 类型：

type ReadonyPoint = {
  readonly [P in keyof Point]: Point[P]
};

现在咱们知道 T 是 Point，可以确定keyof Point表示的字符串字面量类型的并集：

type ReadonlyPoint = {
  readonly [P in "x" | "y"]: Point[p]
};

类型 P 表示每个属性 x 和 y，咱们把它们作为单独的属性来写，去掉映射的类型语法

type ReadonlyPoint = {
  readonly x: Point["x"];
  readonly y: Point["y"];
};   

最后，咱们可以解析这两种查找类型，并将它们替换为具体的 x 和 y 类型，这两种类型都是 number。

type ReadonlyPoint = {
  readonly x: number;
  readonly y: number;
};

最后，得到的 ReadonlyPoint 类型与咱们手动创建的 FrozenPoint 类型相同。

更多映射类型的示例

上面已经看到 lib.d.ts 文件中内置的 Readonly <T> 类型。此外，TypeScript 定义了其他映射类型，这些映射类型在各种情况下都非常有用。如下：

/**
 * Make all properties in T optional
 */
type Partial<T></T>= {
  [P in keyof T]?: T[P]
};

/**
 * From T pick a set of properties K
 */
type Pick<T, K extends keyof T> = {
  [P in K]: T[P]
};

/**
 * Construct a type with a set of properties K of type T
 */
type Record<K extends string, T> = {
  [P in K]: T
};

这里还有两个关于映射类型的例子，如果需要的话，可以自己编写：

/**
 * Make all properties in T nullable
 */
type Nullable<T> = {
  [P in keyof T]: T[P] | null
};

/**
 * Turn all properties of T into strings
 */
type Stringify<T> = {
  [P in keyof T]: string
};

映射类型和联合的组合也是很有趣：

type X = Readonly<Nullable<Stringify<Point>>>;
// type X = {
//     readonly x: string | null;
//     readonly y: string | null;
// };

映射类型的实际用例

实战中经常可以看到映射类型，来看看 React 和 Lodash ：

• React:组件的 setState 方法允许咱们更新整个状态或其中的一个子集。咱们可以更新任意多个属性，这使得setState方法成为 Partial<T> 的一个很好的用例。
• Lodash：pick 函数从一个对象中选择一组属性。该方法返回一个新对象，该对象只包含咱们选择的属性。可以使用 Pick 对该行为进行构建，正如其名称所示。

更好的字面量类型推断

字符串、数字和布尔字面量类型（如："abc"，1和true）之前仅在存在显式类型注释时才被推断。从 TypeScript 2.1 开始，字面量类型总是推断为默认值。在 TypeScript 2.0 中，类型系统扩展了几个新的字面量类型：

• boolean 字面量类型
• 数字字面量
• 枚举字面量

不带类型注解的 const 变量或 readonly 属性的类型推断为字面量初始化的类型。已经初始化且不带类型注解的 let 变量、var 变量、形参或非 readonly 属性的类型推断为初始值的扩展字面量类型。字符串字面量扩展类型是 string，数字字面量扩展类型是number,true 或 false 的字面量类型是 boolean，还有枚举字面量扩展类型是枚举。

更好的 const 变量推断

咱们从局部变量和 var 关键字开始。当 TypeScript 看到下面的变量声明时，它会推断baseUrl变量的类型是 string ：

var baseUrl = "https://example.com/";
// 推断类型: string

用 let 关键字声明的变量也是如此

let baseUrl = "https://example.com/";
// 推断类型: string

这两个变量都推断为string类型，因为它们可以随时更改。它们是用一个字面量字符串值初始化的，但是以后可以修改它们。

但是，如果使用const关键字声明变量并使用字符串字面量进行初始化，则推断的类型不再是 string，而是字面量类型：

const baseUrl = "https://example.com/";
// 推断类型: "https://example.com/"

由于常量字符串变量的值永远不会改变，因此推断出的类型会更加的具体。 baseUrl 变量无法保存 "https://example.com/" 以外的任何其他值。

字面量类型推断也适用于其他原始类型。如果用直接的数值或布尔值初始化常量，推断出的还是字面量类型：

const HTTPS_PORT = 443;
// 推断类型: 443

const rememberMe = true;
// 推断类型: true

类似地，当初始化器是枚举值时，推断出的也是字面量类型:

enum FlexDirection {
  Row,
  Column
}

const direction = FlexDirection.Column;
// 推断类型: FlexDirection.Column

注意，direction 类型为 FlexDirection.Column，它是枚举字面量类型。如果使用let或var 关键字来声明 direction 变量，那么它的推断类型应该是 FlexDirection。

更好的只读属性推断

与局部 const 变量类似，带有字面量初始化的只读属性也被推断为字面量类型：

class ApiClient {
  private readonly baseUrl = "https://api.example.com/";
  // 推断类型: "https://api.example.com/"

  get(endpoint: string) {
    // ...
  }
}

只读类属性只能立即初始化，也可以在构造函数中初始化。试图更改其他位置的值会导致编译时错误。因此，推断只读类属性的字面量类型是合理的，因为它的值不会改变。

当然，TypeScript 不知道在运行时发生了什么:用 readonly 标记的属性可以在任何时候被一些JS 代码改变。readonly 修饰符只限制从 TypeScript 代码中对属性的访问，在运行时就无能为力。也就是说，它会被编译时删除掉，不会出现在生成的 JS 代码中。

推断字面量类型的有用性

你可能会问自己，为什么推断 const 变量和 readonly 属性为字面量类型是有用的。考虑下面的代码:

const HTTP_GET = "GET"; // 推断类型: "GET"
const HTTP_POST = "POST"; // 推断类型: "POST"

function get(url: string, method: "GET" | "POST") {
  // ...
}

get("https://example.com/", HTTP_GET);

如果推断 HTTP_GET 常量的类型是 string 而不是 “GET”，则会出现编译时错误，因为无法将HTTP_GET 作为第二个参数传递给get函数：

Argument of type 'string' is not assignable to parameter of type '"GET" | "POST"'

当然，如果相应的参数只允许两个特定的字符串值，则不允许将任意字符串作为函数参数传递。但是，当为两个常量推断字面量类型“GET”和“POST”时，一切就都解决了。