TypeScript 的 class 类型

简介

类（class）是面向对象编程的基本构件，封装了属性和方法，TypeScript 给予了全面支持。

属性的类型

类的属性可以在顶层声明，也可以在构造方法内部声明。

对于顶层声明的属性，可以在声明时同时给出类型。

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

上面声明中，属性x和y的类型都是number。

如果不给出类型，TypeScript 会认为x和y的类型都是any。

class Point {
  x;
  y;
}

上面示例中，x和y的类型都是any。

如果声明时给出初值，可以不写类型，TypeScript 会自行推断属性的类型。

class Point {
  x = 0;
  y = 0;
}

上面示例中，属性x和y的类型都会被推断为 number。

TypeScript 有一个配置项strictPropertyInitialization，只要打开（默认是打开的），就会检查属性是否设置了初值，如果没有就报错。

// 打开 strictPropertyInitialization
class Point {
  x: number; // 报错
  y: number; // 报错
}

上面示例中，如果类的顶层属性不赋值，就会报错。如果不希望出现报错，可以使用非空断言。

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

上面示例中，属性x和y没有初值，但是属性名后面添加了感叹号，表示这两个属性肯定不会为空，所以 TypeScript 就不报错了，详见《类型断言》一章。

readonly 修饰符

属性名前面加上 readonly 修饰符，就表示该属性是只读的。实例对象不能修改这个属性。

class A {
  readonly id = 'foo';
}

const a = new A();
a.id = 'bar'; // 报错

上面示例中，id属性前面有 readonly 修饰符，实例对象修改这个属性就会报错。

readonly 属性的初始值，可以写在顶层属性，也可以写在构造方法里面。

class A {
  readonly id:string;

  constructor() {
    this.id = 'bar'; // 正确
  }
}

上面示例中，构造方法内部设置只读属性的初值，这是可以的。

class A {
  readonly id:string = 'foo';

  constructor() {
    this.id = 'bar'; // 正确
  }
}

上面示例中，构造方法修改只读属性的值也是可以的。或者说，如果两个地方都设置了只读属性的值，以构造方法为准。在其他方法修改只读属性都会报错。

方法的类型

类的方法就是普通函数，类型声明方式与函数一致。

class Point {
  x:number;
  y:number;

  constructor(x:number, y:number) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }

  add(point:Point) {
    return new Point(
      this.x + point.x,
      this.y + point.y
    );
  }
}

上面示例中，构造方法constructor()和普通方法add()都注明了参数类型，但是省略了返回值类型，因为 TypeScript 可以自己推断出来。

类的方法跟普通函数一样，可以使用参数默认值，以及函数重载。

下面是参数默认值的例子。

class Point {
  x: number;
  y: number;

  constructor(x = 0, y = 0) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
}

上面示例中，如果新建实例时，不提供属性x和y的值，它们都等于默认值0。

下面是函数重载的例子。

class Point {
  constructor(x:number, y:string);
  constructor(s:string);
  constructor(xs:number|string, y?:string) {
    // ...
  }
}

上面示例中，构造方法可以接受一个参数，也可以接受两个参数，采用函数重载进行类型声明。

另外，构造方法不能声明返回值类型，否则报错，因为它总是返回实例对象。

class B {
  constructor():object { // 报错
    // ...
  }
}

上面示例中，构造方法声明了返回值类型object，导致报错。

存取器方法

存取器（accessor）是特殊的类方法，包括取值器（getter）和存值器（setter）两种方法。

它们用于读写某个属性，取值器用来读取属性，存值器用来写入属性。

class C {
  _name = '';
  get name() {
    return this._name;
  }
  set name(value) {
    this._name = value;
  }
}

上面示例中，get name()是取值器，其中get是关键词，name是属性名。外部读取name属性时，实例对象会自动调用这个方法，该方法的返回值就是name属性的值。

set name()是存值器，其中set是关键词，name是属性名。外部写入name属性时，实例对象会自动调用这个方法，并将所赋的值作为函数参数传入。

TypeScript 对存取器有以下规则。

（1）如果某个属性只有get方法，没有set方法，那么该属性自动成为只读属性。

class C {
  _name = 'foo';

  get name() {
    return this._name;
  }
}

const c = new C();
c.name = 'bar'; // 报错

上面示例中，name属性没有set方法，对该属性赋值就会报错。

（2）TypeScript 5.1 版之前，set方法的参数类型，必须兼容get方法的返回值类型，否则报错。

// TypeScript 5.1 版之前
class C {
  _name = '';
  get name():string {  // 报错
    return this._name;
  }
  set name(value:number) {
    this._name = String(value);
  }
}

上面示例中，get方法的返回值类型是字符串，与set方法的参数类型number不兼容，导致报错。改成下面这样，就不会报错。

class C {
  _name = '';
  get name():string {
    return this._name;
  }
  set name(value:number|string) {
    this._name = String(value);
  }
}

上面示例中，set方法的参数类型（number|string）兼容get方法的返回值类型（string），这是允许的。

TypeScript 5.1 版做出了改变，现在两者可以不兼容。

（3）get方法与set方法的可访问性必须一致，要么都为公开方法，要么都为私有方法。

属性索引

类允许定义属性索引。

class MyClass {
  [s:string]: boolean |
    ((s:string) => boolean);

  get(s:string) {
    return this[s] as boolean;
  }
}

上面示例中，[s:string]表示所有属性名类型为字符串的属性，它们的属性值要么是布尔值，要么是返回布尔值的函数。

注意，由于类的方法是一种特殊属性（属性值为函数的属性），所以属性索引的类型定义也涵盖了方法。如果一个对象同时定义了属性索引和方法，那么前者必须包含后者的类型。

class MyClass {
  [s:string]: boolean;
  f() { // 报错
    return true;
  }
}

上面示例中，属性索引的类型里面不包括方法，导致后面的方法f()定义直接报错。正确的写法是下面这样。

class MyClass {
  [s:string]: boolean | (() => boolean);
  f() {
    return true;
  }
}

属性存取器视同属性。

class MyClass {
  [s:string]: boolean;

  get isInstance() {
    return true;
  }
}

上面示例中，属性inInstance的读取器虽然是一个函数方法，但是视同属性，所以属性索引虽然没有涉及方法类型，但是不会报错。

类的 interface 接口

implements 关键字

interface 接口或 type 别名，可以用对象的形式，为 class 指定一组检查条件。然后，类使用 implements 关键字，表示当前类满足这些外部类型条件的限制。

interface Country {
  name:string;
  capital:string;
}
// 或者
type Country = {
  name:string;
  capital:string;
}

class MyCountry implements Country {
  name = '';
  capital = '';
}

上面示例中，interface或type都可以定义一个对象类型。类MyCountry使用implements关键字，表示该类的实例对象满足这个外部类型。

interface 只是指定检查条件，如果不满足这些条件就会报错。它并不能代替 class 自身的类型声明。

interface A {
  get(name:string): boolean;
}

class B implements A {
  get(s) { // s 的类型是 any
    return true;
  }
}

上面示例中，类B实现了接口A，但是后者并不能代替B的类型声明。因此，B的get()方法的参数s的类型是any，而不是string。B类依然需要声明参数s的类型。

class B implements A {
  get(s:string) {
    return true;
  }
}

下面是另一个例子。

interface A {
  x: number;
  y?: number;
}

class B implements A {
  x = 0;
}

const b = new B();
b.y = 10; // 报错

上面示例中，接口A有一个可选属性y，类B没有声明这个属性，所以可以通过类型检查。但是，如果给B的实例对象的属性y赋值，就会报错。所以，B类还是需要声明可选属性y。

class B implements A {
  x = 0;
  y?: number;
}

同理，类可以定义接口没有声明的方法和属性。

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

class MyPoint implements Point {
  x = 1;
  y = 1;
  z:number = 1;
}

上面示例中，MyPoint类实现了Point接口，但是内部还定义了一个额外的属性z，这是允许的，表示除了满足接口给出的条件，类还有额外的条件。

implements关键字后面，不仅可以是接口，也可以是另一个类。这时，后面的类将被当作接口。

class Car {
  id:number = 1;
  move():void {};
}

class MyCar implements Car {
  id = 2; // 不可省略
  move():void {};   // 不可省略
}

上面示例中，implements后面是类Car，这时 TypeScript 就把Car视为一个接口，要求MyCar实现Car里面的每一个属性和方法，否则就会报错。所以，这时不能因为Car类已经实现过一次，而在MyCar类省略属性或方法。

注意，interface 描述的是类的对外接口，也就是实例的公开属性和公开方法，不能定义私有的属性和方法。这是因为 TypeScript 设计者认为，私有属性是类的内部实现，接口作为模板，不应该涉及类的内部代码写法。

interface Foo {
  private member:{}; // 报错
}

上面示例中，接口Foo有一个私有属性，结果就报错了。

实现多个接口

类可以实现多个接口（其实是接受多重限制），每个接口之间使用逗号分隔。

class Car implements MotorVehicle, Flyable, Swimmable {
  // ...
}

上面示例中，Car类同时实现了MotorVehicle、Flyable、Swimmable三个接口。这意味着，它必须部署这三个接口声明的所有属性和方法，满足它们的所有条件。

但是，同时实现多个接口并不是一个好的写法，容易使得代码难以管理，可以使用两种方法替代。

第一种方法是类的继承。

class Car implements MotorVehicle {
}

class SecretCar extends Car implements Flyable, Swimmable {
}

上面示例中，Car类实现了MotorVehicle，而SecretCar类继承了Car类，然后再实现Flyable和Swimmable两个接口，相当于SecretCar类同时实现了三个接口。

第二种方法是接口的继承。

interface A {
  a:number;
}

interface B extends A {
  b:number;
}

上面示例中，接口B继承了接口A，类只要实现接口B，就相当于实现A和B两个接口。

前一个例子可以用接口继承改写。

interface MotorVehicle {
  // ...
}
interface Flyable {
  // ...
}
interface Swimmable {
  // ...
}

interface SuperCar extends MotoVehicle,Flyable, Swimmable {
  // ...
}

class SecretCar implements SuperCar {
  // ...
}

上面示例中，类SecretCar通过SuperCar接口，就间接实现了多个接口。

注意，发生多重实现时（即一个接口同时实现多个接口），不同接口不能有互相冲突的属性。

interface Flyable {
  foo:number;
}

interface Swimmable {
  foo:string;
}

上面示例中，属性foo在两个接口里面的类型不同，如果同时实现这两个接口，就会报错。

类与接口的合并

TypeScript 不允许两个同名的类，但是如果一个类和一个接口同名，那么接口会被合并进类。

class A {
  x:number = 1;
}

interface A {
  y:number;
}

let a = new A();
a.y = 10;

a.x // 1
a.y // 10

上面示例中，类A与接口A同名，后者会被合并进前者的类型定义。

注意，合并进类的非空属性（上例的y），如果在赋值之前读取，会返回undefined。

class A {
  x:number = 1;
}

interface A {
  y:number;
}

let a = new A();
a.y // undefined

上面示例中，根据类型定义，y应该是一个非空属性。但是合并后，y有可能是undefined。

Class 类型

实例类型

TypeScript 的类本身就是一种类型，但是它代表该类的实例类型，而不是 class 的自身类型。

class Color {
  name:string;

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

const green:Color = new Color('green');

上面示例中，定义了一个类Color。它的类名就代表一种类型，实例对象green就属于该类型。

对于引用实例对象的变量来说，既可以声明类型为 Class，也可以声明类型为 Interface，因为两者都代表实例对象的类型。

interface MotorVehicle {
}

class Car implements MotorVehicle {
}

// 写法一
const c1:Car = new Car();
// 写法二
const c2:MotorVehicle = new Car();

上面示例中，变量的类型可以写成类Car，也可以写成接口MotorVehicle。它们的区别是，如果类Car有接口MotoVehicle没有的属性和方法，那么只有变量c1可以调用这些属性和方法。

作为类型使用时，类名只能表示实例的类型，不能表示类的自身类型。

class Point {
  x:number;
  y:number;

  constructor(x:number, y:number) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
}

// 错误
function createPoint(
  PointClass:Point,
  x: number,
  y: number
) {
  return new PointClass(x, y);
}

上面示例中，函数createPoint()的第一个参数PointClass，需要传入 Point 这个类，但是如果把参数的类型写成Point就会报错，因为Point描述的是实例类型，而不是 Class 的自身类型。

由于类名作为类型使用，实际上代表一个对象，因此可以把类看作为对象类型起名。事实上，TypeScript 有三种方法可以为对象类型起名：type、interface 和 class。

类的自身类型

要获得一个类的自身类型，一个简便的方法就是使用 typeof 运算符。

function createPoint(
  PointClass:typeof Point,
  x:number,
  y:number
):Point {
  return new PointClass(x, y);
}

上面示例中，createPoint()的第一个参数PointClass是Point类自身，要声明这个参数的类型，简便的方法就是使用typeof Point。因为Point类是一个值，typeof Point返回这个值的类型。注意，createPoint()的返回值类型是Point，代表实例类型。

JavaScript 语言中，类只是构造函数的一种语法糖，本质上是构造函数的另一种写法。所以，类的自身类型可以写成构造函数的形式。

function createPoint(
  PointClass: new (x:number, y:number) => Point,
  x: number,
  y: number
):Point {
  return new PointClass(x, y);
}

上面示例中，参数PointClass的类型写成了一个构造函数，这时就可以把Point类传入。

构造函数也可以写成对象形式，所以参数PointClass的类型还有另一种写法。

function createPoint(
  PointClass: {
    new (x:number, y:number): Point
  },
  x: number,
  y: number
):Point {
  return new PointClass(x, y);
}

根据上面的写法，可以把构造函数提取出来，单独定义一个接口（interface），这样可以大大提高代码的通用性。

interface PointConstructor {
  new(x:number, y:number):Point;
}

function createPoint(
  PointClass: PointConstructor,
  x: number,
  y: number
):Point {
  return new PointClass(x, y);
}

总结一下，类的自身类型就是一个构造函数，可以单独定义一个接口来表示。

结构类型原则

Class 也遵循“结构类型原则”。一个对象只要满足 Class 的实例结构，就跟该 Class 属于同一个类型。

class Foo {
  id!:number;
}

function fn(arg:Foo) {
  // ...
}

const bar = {
  id: 10,
  amount: 100,
};

fn(bar); // 正确

上面示例中，对象bar满足类Foo的实例结构，只是多了一个属性amount。所以，它可以当作参数，传入函数fn()。

如果两个类的实例结构相同，那么这两个类就是兼容的，可以用在对方的使用场合。

class Person {
  name: string;
}

class Customer {
  name: string;
}

// 正确
const cust:Customer = new Person();

上面示例中，Person和Customer是两个结构相同的类，TypeScript 将它们视为相同类型，因此Person可以用在类型为Customer的场合。

现在修改一下代码，Person类添加一个属性。

class Person {
  name: string;
  age: number;
}

class Customer {
  name: string;
}

// 正确
const cust:Customer = new Person();

上面示例中，Person类添加了一个属性age，跟Customer类的结构不再相同。但是这种情况下，TypeScript 依然认为，Person属于Customer类型。

这是因为根据“结构类型原则”，只要Person类具有name属性，就满足Customer类型的实例结构，所以可以代替它。反过来就不行，如果Customer类多出一个属性，就会报错。

class Person {
  name: string;
}

class Customer {
  name: string;
  age: number;
}

// 报错
const cust:Customer = new Person();

上面示例中，Person类比Customer类少一个属性age，它就不满足Customer类型的实例结构，就报错了。因为在使用Customer类型的情况下，可能会用到它的age属性，而Person类就没有这个属性。

总之，只要 A 类具有 B 类的结构，哪怕还有额外的属性和方法，TypeScript 也认为 A 兼容 B 的类型。

不仅是类，如果某个对象跟某个 class 的实例结构相同，TypeScript 也认为两者的类型相同。

class Person {
  name: string;
}

const obj = { name: 'John' };
const p:Person = obj; // 正确

上面示例中，对象obj并不是Person的实例，但是赋值给变量p不会报错，TypeScript 认为obj也属于Person类型，因为它们的属性相同。

由于这种情况，运算符instanceof不适用于判断某个对象是否跟某个 class 属于同一类型。

obj instanceof Person // false

上面示例中，运算符instanceof确认变量obj不是 Person 的实例，但是两者的类型是相同的。

空类不包含任何成员，任何其他类都可以看作与空类结构相同。因此，凡是类型为空类的地方，所有类（包括对象）都可以使用。

class Empty {}

function fn(x:Empty) {
  // ...
}

fn({});
fn(window);
fn(fn);

上面示例中，函数fn()的参数是一个空类，这意味着任何对象都可以用作fn()的参数。

注意，确定两个类的兼容关系时，只检查实例成员，不考虑静态成员和构造方法。

class Point {
  x: number;
  y: number;
  static t: number;
  constructor(x:number) {}
}

class Position {
  x: number;
  y: number;
  z: number;
  constructor(x:string) {}
}

const point:Point = new Position('');

上面示例中，Point与Position的静态属性和构造方法都不一样，但因为Point的实例成员与Position相同，所以Position兼容Point。

如果类中存在私有成员（private）或保护成员（protected），那么确定兼容关系时，TypeScript 要求私有成员和保护成员来自同一个类，这意味着两个类需要存在继承关系。

// 情况一
class A {
  private name = 'a';
}

class B extends A {
}

const a:A = new B();

// 情况二
class A {
  protected name = 'a';
}

class B extends A {
  protected name = 'b';
}

const a:A = new B();

上面示例中，A和B都有私有成员（或保护成员）name，这时只有在B继承A的情况下（class B extends A），B才兼容A。

类的继承

类（这里又称“子类”）可以使用 extends 关键字继承另一个类（这里又称“基类”）的所有属性和方法。

class A {
  greet() {
    console.log('Hello, world!');
  }
}

class B extends A {
}

const b = new B();
b.greet() // "Hello, world!"

上面示例中，子类B继承了基类A，因此就拥有了greet()方法，不需要再次在类的内部定义这个方法了。

根据结构类型原则，子类也可以用于类型为基类的场合。

const a:A = b;
a.greet()

上面示例中，变量a的类型是基类，但是可以赋值为子类的实例。

子类可以覆盖基类的同名方法。

class B extends A {
  greet(name?: string) {
    if (name === undefined) {
      super.greet();
    } else {
      console.log(`Hello, ${name}`);
    }
  }
}

上面示例中，子类B定义了一个方法greet()，覆盖了基类A的同名方法。其中，参数name省略时，就调用基类A的greet()方法，这里可以写成super.greet()，使用super关键字指代基类是常见做法。

但是，子类的同名方法不能与基类的类型定义相冲突。

class A {
  greet() {
    console.log('Hello, world!');
  }
}

class B extends A {
  // 报错
  greet(name:string) {
    console.log(`Hello, ${name}`);
  }
}

上面示例中，子类B的greet()有一个name参数，跟基类A的greet()定义不兼容，因此就报错了。

如果基类包括保护成员（protected修饰符），子类可以将该成员的可访问性设置为公开（public修饰符），也可以保持保护成员不变，但是不能改用私有成员（private修饰符），详见后文。

class A {
  protected x: string = '';
  protected y: string = '';
  protected z: string = '';
}

class B extends A {
  // 正确
  public x:string = '';

  // 正确
  protected y:string = '';

  // 报错
  private z: string = '';
}

上面示例中，子类B将基类A的受保护成员改成私有成员，就会报错。

注意，extends关键字后面不一定是类名，可以是一个表达式，只要它的类型是构造函数就可以了。

// 例一
class MyArray extends Array<number> {}

// 例二
class MyError extends Error {}

// 例三
class A {
  greeting() {
    return 'Hello from A';
  }
}
class B {
  greeting() {
    return 'Hello from B';
  }
}

interface Greeter {
  greeting(): string;
}

interface GreeterConstructor {
  new (): Greeter;
}

function getGreeterBase():GreeterConstructor {
  return Math.random() >= 0.5 ? A : B;
}

class Test extends getGreeterBase() {
  sayHello() {
    console.log(this.greeting());
  }
}

上面示例中，例一和例二的extends关键字后面都是构造函数，例三的extends关键字后面是一个表达式，执行后得到的也是一个构造函数。

对于那些只设置了类型、没有初值的顶层属性，有一个细节需要注意。

interface Animal {
  animalStuff: any;
}

interface Dog extends Animal {
  dogStuff: any;
}

class AnimalHouse {
  resident: Animal;

  constructor(animal:Animal) {
    this.resident = animal;
  }
}

class DogHouse extends AnimalHouse {
  resident: Dog;

  constructor(dog:Dog) {
    super(dog);
  }
}

上面示例中，类DogHouse的顶层成员resident只设置了类型（Dog），没有设置初值。这段代码在不同的编译设置下，编译结果不一样。

如果编译设置的target设成大于等于ES2022，或者useDefineForClassFields设成true，那么下面代码的执行结果是不一样的。

const dog = {
  animalStuff: 'animal',
  dogStuff: 'dog'
};

const dogHouse = new DogHouse(dog);

console.log(dogHouse.resident) // undefined

上面示例中，DogHouse实例的属性resident输出的是undefined，而不是预料的dog。原因在于 ES2022 标准的 Class Fields 部分，与早期的 TypeScript 实现不一致，导致子类的那些只设置类型、没有设置初值的顶层成员在基类中被赋值后，会在子类被重置为undefined，详细的解释参见《tsconfig.json》一章，以及官方 3.7 版本的发布说明。

解决方法就是使用declare命令，去声明顶层成员的类型，告诉 TypeScript 这些成员的赋值由基类实现。

class DogHouse extends AnimalHouse {
  declare resident: Dog;

  constructor(dog:Dog) {
    super(dog);
  }
}

上面示例中，resident属性的类型声明前面用了declare命令，这样就能确保在编译目标大于等于ES2022时（或者打开useDefineForClassFields时），代码行为正确。

可访问性修饰符

类的内部成员的外部可访问性，由三个可访问性修饰符（access modifiers）控制：public、private和protected。

这三个修饰符的位置，都写在属性或方法的最前面。

public

public修饰符表示这是公开成员，外部可以自由访问。

class Greeter {
  public greet() {
    console.log("hi!");
  }
}

const g = new Greeter();
g.greet();

上面示例中，greet()方法前面的public修饰符，表示该方法可以在类的外部调用，即外部实例可以调用。

public修饰符是默认修饰符，如果省略不写，实际上就带有该修饰符。因此，类的属性和方法默认都是外部可访问的。

正常情况下，除非为了醒目和代码可读性，public都是省略不写的。

private

private修饰符表示私有成员，只能用在当前类的内部，类的实例和子类都不能使用该成员。

class A {
  private x:number = 0;
}

const a = new A();
a.x // 报错

class B extends A {
  showX() {
    console.log(this.x); // 报错
  }
}

上面示例中，属性x前面有private修饰符，表示这是私有成员。因此，实例对象和子类使用该成员，都会报错。

注意，子类不能定义父类私有成员的同名成员。

class A {
  private x = 0;
}

class B extends A {
  x = 1; // 报错
}

上面示例中，A类有一个私有属性x，子类B就不能定义自己的属性x了。

如果在类的内部，当前类的实例可以获取私有成员。

class A {
  private x = 10;

  f(obj:A) {
    console.log(obj.x);
  }
}

const a = new A();
a.f(a) // 10

上面示例中，在类A内部，A的实例对象可以获取私有成员x。

严格地说，private定义的私有成员，并不是真正意义的私有成员。一方面，编译成 JavaScript 后，private关键字就被剥离了，这时外部访问该成员就不会报错。另一方面，由于前一个原因，TypeScript 对于访问private成员没有严格禁止，使用方括号写法（[]）或者in运算符，实例对象就能访问该成员。

class A {
  private x = 1;
}

const a = new A();
a['x'] // 1

if ('x' in a) { // 正确
  // ...
}

上面示例中，A类的属性x是私有属性，但是实例使用方括号，就可以读取这个属性，或者使用in运算符检查这个属性是否存在，都可以正确执行。

由于private存在这些问题，加上它是 ES2022 标准发布前出台的，而 ES2022 引入了自己的私有成员写法#propName。因此建议不使用private，改用 ES2022 的写法，获得真正意义的私有成员。

class A {
  #x = 1;
}

const a = new A();
a['x'] // 报错

上面示例中，采用了 ES2022 的私有成员写法（属性名前加#），TypeScript 就正确识别了实例对象没有属性x，从而报错。

构造方法也可以是私有的，这就直接防止了使用new命令生成实例对象，只能在类的内部创建实例对象。

这时一般会有一个静态方法，充当工厂函数，强制所有实例都通过该方法生成。

class Singleton {
  private static instance?: Singleton;

  private constructor() {}

  static getInstance() {
    if (!Singleton.instance) {
      Singleton.instance = new Singleton();
    }
    return Singleton.instance;
  }
}

const s = Singleton.getInstance();

上面示例使用私有构造方法，实现了单例模式。想要获得 Singleton 的实例，不能使用new命令，只能使用getInstance()方法。

protected

protected修饰符表示该成员是保护成员，只能在类的内部使用该成员，实例无法使用该成员，但是子类内部可以使用。

class A {
  protected x = 1;
}

class B extends A {
  getX() {
    return this.x;
  }
}

const a = new A();
const b = new B();

a.x // 报错
b.getX() // 1

上面示例中，类A的属性x是保护成员，直接从实例读取该属性（a.x）会报错，但是子类B内部可以读取该属性。

子类不仅可以拿到父类的保护成员，还可以定义同名成员。

class A {
  protected x = 1;
}

class B extends A {
  x = 2;
}

上面示例中，子类B定义了父类A的同名成员x，并且父类的x是保护成员，子类将其改成了公开成员。B类的x属性前面没有修饰符，等同于修饰符是public，外界可以读取这个属性。

在类的外部，实例对象不能读取保护成员，但是在类的内部可以。

class A {
  protected x = 1;

  f(obj:A) {
    console.log(obj.x);
  }
}

const a = new A();

a.x // 报错
a.f(a) // 1

上面示例中，属性x是类A的保护成员，在类的外部，实例对象a拿不到这个属性。但是，实例对象a传入类A的内部，就可以从a拿到x。

实例属性的简写形式

实际开发中，很多实例属性的值，是通过构造方法传入的。

class Point {
  x:number;
  y:number;

  constructor(x:number, y:number) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
}

上面实例中，属性x和y的值是通过构造方法的参数传入的。

这样的写法等于对同一个属性要声明两次类型，一次在类的头部，另一次在构造方法的参数里面。这有些累赘，TypeScript 就提供了一种简写形式。

class Point {
  constructor(
    public x:number,
    public y:number
  ) {}
}

const p = new Point(10, 10);
p.x // 10
p.y // 10

上面示例中，构造方法的参数x前面有public修饰符，这时 TypeScript 就会自动声明一个公开属性x，不必在构造方法里面写任何代码，同时还会设置x的值为构造方法的参数值。注意，这里的public不能省略。

除了public修饰符，构造方法的参数名只要有private、protected、readonly修饰符，都会自动声明对应修饰符的实例属性。

class A {
  constructor(
    public a: number,
    protected b: number,
    private c: number,
    readonly d: number
  ) {}
}

// 编译结果
class A {
    a;
    b;
    c;
    d;
    constructor(a, b, c, d) {
      this.a = a;
      this.b = b;
      this.c = c;
      this.d = d;
    }
}

上面示例中，从编译结果可以看到，构造方法的a、b、c、d会生成对应的实例属性。

readonly还可以与其他三个可访问性修饰符，一起使用。

class A {
  constructor(
    public readonly x:number,
    protected readonly y:number,
    private readonly z:number
  ) {}
}

静态成员

类的内部可以使用static关键字，定义静态成员。

静态成员是只能通过类本身使用的成员，不能通过实例对象使用。

class MyClass {
  static x = 0;
  static printX() {
    console.log(MyClass.x);
  }
}

MyClass.x // 0
MyClass.printX() // 0

上面示例中，x是静态属性，printX()是静态方法。它们都必须通过MyClass获取，而不能通过实例对象调用。

static关键字前面可以使用 public、private、protected 修饰符。

class MyClass {
  private static x = 0;
}

MyClass.x // 报错

上面示例中，静态属性x前面有private修饰符，表示只能在MyClass内部使用，如果在外部调用这个属性就会报错。

静态私有属性也可以用 ES6 语法的#前缀表示，上面示例可以改写如下。

class MyClass {
  static #x = 0;
}

public和protected的静态成员可以被继承。

class A {
  public static x = 1;
  protected static y = 1;
}

class B extends A {
  static getY() {
    return B.y;
  }
}

B.x // 1
B.getY() // 1

上面示例中，类A的静态属性x和y都被B继承，公开成员x可以在B的外部获取，保护成员y只能在B的内部获取。

泛型类

类也可以写成泛型，使用类型参数。关于泛型的详细介绍，请看《泛型》一章。

class Box<Type> {
  contents: Type;

  constructor(value:Type) {
    this.contents = value;
  }
}

const b:Box<string> = new Box('hello!');

上面示例中，类Box有类型参数Type，因此属于泛型类。新建实例时，变量的类型声明需要带有类型参数的值，不过本例等号左边的Box<string>可以省略不写，因为可以从等号右边推断得到。

注意，静态成员不能使用泛型的类型参数。

class Box<Type> {
  static defaultContents: Type; // 报错
}

上面示例中，静态属性defaultContents的类型写成类型参数Type会报错。因为这意味着调用时必须给出类型参数（即写成Box<string>.defaultContents），并且类型参数发生变化，这个属性也会跟着变，这并不是好的做法。

抽象类，抽象成员

TypeScript 允许在类的定义前面，加上关键字abstract，表示该类不能被实例化，只能当作其他类的模板。这种类就叫做“抽象类”（abstract class）。

abstract class A {
  id = 1;
}

const a = new A(); // 报错

上面示例中，直接新建抽象类的实例，会报错。

抽象类只能当作基类使用，用来在它的基础上定义子类。

abstract class A {
  id = 1;
}

class B extends A {
  amount = 100;
}

const b = new B();

b.id // 1
b.amount // 100

上面示例中，A是一个抽象类，B是A的子类，继承了A的所有成员，并且可以定义自己的成员和实例化。

抽象类的子类也可以是抽象类，也就是说，抽象类可以继承其他抽象类。

abstract class A {
  foo:number;
}

abstract class B extends A {
  bar:string;
}

抽象类的内部可以有已经实现好的属性和方法，也可以有还未实现的属性和方法。后者就叫做“抽象成员”（abstract member），即属性名和方法名有abstract关键字，表示该方法需要子类实现。如果子类没有实现抽象成员，就会报错。

abstract class A {
  abstract foo:string;
  bar:string = '';
}

class B extends A {
  foo = 'b';
}

上面示例中，抽象类A定义了抽象属性foo，子类B必须实现这个属性，否则会报错。

下面是抽象方法的例子。如果抽象类的方法前面加上abstract，就表明子类必须给出该方法的实现。

abstract class A {
  abstract execute():string;
}

class B extends A {
  execute() {
    return `B executed`;
  }
}

这里有几个注意点。

（1）抽象成员只能存在于抽象类，不能存在于普通类。

（2）抽象成员不能有具体实现的代码。也就是说，已经实现好的成员前面不能加abstract关键字。

（3）抽象成员前也不能有private修饰符，否则无法在子类中实现该成员。

（4）一个子类最多只能继承一个抽象类。

总之，抽象类的作用是，确保各种相关的子类都拥有跟基类相同的接口，可以看作是模板。其中的抽象成员都是必须由子类实现的成员，非抽象成员则表示基类已经实现的、由所有子类共享的成员。

this 问题

类的方法经常用到this关键字，它表示该方法当前所在的对象。

class A {
  name = 'A';

  getName() {
    return this.name;
  }
}

const a = new A();
a.getName() // 'A'

const b = {
  name: 'b',
  getName: a.getName
};
b.getName() // 'b'

上面示例中，变量a和b的getName()是同一个方法，但是执行结果不一样，原因就是它们内部的this指向不一样的对象。如果getName()在变量a上运行，this指向a；如果在b上运行，this指向b。

有些场合需要给出this类型，但是 JavaScript 函数通常不带有this参数，这时 TypeScript 允许函数增加一个名为this的参数，放在参数列表的第一位，用来描述函数内部的this关键字的类型。

// 编译前
function fn(
  this: SomeType,
  x: number
) {
  /* ... */
}

// 编译后
function fn(x) {
  /* ... */
}

上面示例中，函数fn()的第一个参数是this，用来声明函数内部的this的类型。编译时，TypeScript 一旦发现函数的第一个参数名为this，则会去除这个参数，即编译结果不会带有该参数。

class A {
  name = 'A';

  getName(this: A) {
    return this.name;
  }
}

const a = new A();
const b = a.getName;

b() // 报错

上面示例中，类A的getName()添加了this参数，如果直接调用这个方法，this的类型就会跟声明的类型不一致，从而报错。

this参数的类型可以声明为各种对象。

function foo(
  this: { name: string }
) {
  this.name = 'Jack';
  this.name = 0; // 报错
}

foo.call({ name: 123 }); // 报错

上面示例中，参数this的类型是一个带有name属性的对象，不符合这个条件的this都会报错。

TypeScript 提供了一个noImplicitThis编译选项。如果打开了这个设置项，如果this的值推断为any类型，就会报错。

// noImplicitThis 打开

class Rectangle {
  constructor(
    public width:number,
    public height:number
  ) {}

  getAreaFunction() {
    return function () {
      return this.width * this.height; // 报错
    };
  }
}

上面示例中，getAreaFunction()方法返回一个函数，这个函数里面用到了this，但是这个this跟Rectangle这个类没关系，它的类型推断为any，所以就报错了。

在类的内部，this本身也可以当作类型使用，表示当前类的实例对象。

class Box {
  contents:string = '';

  set(value:string):this {
    this.contents = value;
    return this;
  }
}

上面示例中，set()方法的返回值类型就是this，表示当前的实例对象。

注意，this类型不允许应用于静态成员。

class A {
  static a:this; // 报错
}

上面示例中，静态属性a的返回值类型是this，就报错了。原因是this类型表示实例对象，但是静态成员拿不到实例对象。

有些方法返回一个布尔值，表示当前的this是否属于某种类型。这时，这些方法的返回值类型可以写成this is Type的形式，其中用到了is运算符。

class FileSystemObject {
  isFile(): this is FileRep {
    return this instanceof FileRep;
  }

  isDirectory(): this is Directory {
    return this instanceof Directory;
  }

  // ...
}

上面示例中，两个方法的返回值类型都是布尔值，写成this is Type的形式，可以精确表示返回值。is运算符的介绍详见《类型断言》一章。

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