類別

傳統方法中,JavaScript 透過建構函式實現類別的概念,透過原型鏈實現繼承。而在 ES6 中,我們終於迎來了 class

TypeScript 除了實現了所有 ES6 中的類別的功能以外,還添加了一些新的用法。

這一節主要介紹類別的用法,下一節再介紹如何定義類別的型別。

類別的概念

雖然 JavaScript 中有類別的概念,但是可能大多數 JavaScript 程式設計師並不是非常熟悉類別,這裡對類別相關的概念做一個簡單的介紹。

  • 類別(Class):定義了一件事物的抽象特點,包含它的屬性和方法

  • 物件(Object):類別的實例,透過 new 產生

  • 面向物件(OOP)的三大特性:封裝、繼承、多型

  • 封裝(Encapsulation):將對資料的操作細節隱藏起來,只暴露對外的介面。外界呼叫端不需要(也不可能)知道細節,就能透過對外提供的介面來訪問該物件,同時也保證了外界無法任意更改物件內部的資料

  • 繼承(Inheritance):子類別繼承父類別,子類別除了擁有父類別的所有特性外,還有一些更具體的特性

  • 多型(Polymorphism):由繼承而產生了相關的不同的類別,對同一個方法可以有不同的響應。比如 CatDog 都繼承自 Animal,但是分別實現了自己的 eat 方法。此時針對某一個實例,我們無需瞭解它是 Cat 還是 Dog,就可以直接呼叫 eat 方法,程式會自動判斷出來應該如何執行 eat

  • 存取器(getter & setter):用以改變屬性的讀取和賦值行為

  • 修飾符(Modifiers):修飾符是一些關鍵字,用於限定成員或型別的性質。比如 public 表示公有屬性或方法

  • 抽象類別(Abstract Class):抽象類別是供其他類別繼承的基底類別,抽象類別不允許被實例化。抽象類別中的抽象方法必須在子類別中被實現

  • 介面(Interfaces):不同類別之間公有的屬性或方法,可以抽象成一個介面。介面可以被類別實現(implements)。一個類別只能繼承自另一個類別,但是可以實現多個介面

ES6 中類別的用法

下面我們先回顧一下 ES6 中類別的用法,更詳細的介紹可以參考 ECMAScript 6 入門 - Class

屬性和方法

使用 class 定義類別,使用 constructor 定義建構函式。

透過 new 產生新實例的時候,會自動呼叫建構函式。

class Animal {
constructor(name) {
this.name = name;
}
sayHi() {
return `My name is ${this.name}`;
}
}
let a = new Animal('Jack');
console.log(a.sayHi()); // My name is Jack

類別的繼承

使用 extends 關鍵字實現繼承,子類別中使用 super 關鍵字來呼叫父類別的建構函式和方法。

class Cat extends Animal {
constructor(name) {
super(name); // 呼叫父類別的 constructor(name)
console.log(this.name);
}
sayHi() {
return 'Meow, ' + super.sayHi(); // 呼叫父類別的 sayHi()
}
}
let c = new Cat('Tom'); // Tom
console.log(c.sayHi()); // Meow, My name is Tom

存取器

使用 getter 和 setter 可以改變屬性的賦值和讀取行為:

class Animal {
constructor(name) {
this.name = name;
}
get name() {
return 'Jack';
}
set name(value) {
console.log('setter: ' + value);
}
}
let a = new Animal('Kitty'); // setter: Kitty
a.name = 'Tom'; // setter: Tom
console.log(a.name); // Jack

靜態方法

使用 static 修飾符修飾的方法稱為靜態方法,它們不需要實例化,而是直接透過類別來呼叫:

class Animal {
static isAnimal(a) {
return a instanceof Animal;
}
}
let a = new Animal('Jack');
Animal.isAnimal(a); // true
a.isAnimal(a); // TypeError: a.isAnimal is not a function

ES7 中類別的用法

ES7 中有一些關於類別的提案,TypeScript 也實現了它們,這裡做一個簡單的介紹。

實例屬性

ES6 中實例的屬性只能透過建構函式中的 this.xxx 來定義,ES7 提案中可以直接在類別裡面定義:

class Animal {
name = 'Jack';
constructor() {
// ...
}
}
let a = new Animal();
console.log(a.name); // Jack

靜態屬性

ES7 提案中,可以使用 static 定義一個靜態屬性:

class Animal {
static num = 42;
constructor() {
// ...
}
}
console.log(Animal.num); // 42

TypeScript 中類別的用法

public private 和 protected

TypeScript 可以使用三種訪問修飾符(Access Modifiers),分別是 publicprivateprotected

  • public 修飾的屬性或方法是公有的,可以在任何地方被訪問到,預設所有的屬性和方法都是 public

  • private 修飾的屬性或方法是私有的,不能在宣告它的類別的外部訪問

  • protected 修飾的屬性或方法是受保護的,它和 private 類似,區別是它在子類別中也是允許被訪問的

下面舉一些例子:

class Animal {
public name;
public constructor(name) {
this.name = name;
}
}
let a = new Animal('Jack');
console.log(a.name); // Jack
a.name = 'Tom';
console.log(a.name); // Tom

上面的例子中,name 被設定為了 public,所以直接訪問實例的 name 屬性是允許的。

很多時候,我們希望有的屬性是無法直接存取的,這時候就可以用 private 了:

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

需要注意的是,TypeScript 編譯之後的程式碼中,並沒有限制 private 屬性在外部的可及性。

上面的例子編譯後的程式碼是:

var Animal = (function () {
function Animal(name) {
this.name = name;
}
return Animal;
}());
var a = new Animal('Jack');
console.log(a.name);
a.name = 'Tom';

使用 private 修飾的屬性或方法,在子類別中也是不允許訪問的:

class Animal {
private name;
public constructor(name) {
this.name = name;
}
}
class Cat extends Animal {
constructor(name) {
super(name);
console.log(this.name);
}
}
// index.ts(11,17): error TS2341: Property 'name' is private and only accessible within class 'Animal'.

而如果是用 protected 修飾,則允許在子類別中訪問:

class Animal {
protected name;
public constructor(name) {
this.name = name;
}
}
class Cat extends Animal {
constructor(name) {
super(name);
console.log(this.name);
}
}

當建構函式修飾為 private 時,該類別不允許被繼承或者實例化:

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

當建構函式修飾為 protected 時,該類別只允許被繼承:

class Animal {
public name;
protected constructor (name) {
this.name = name;
}
}
class Cat extends Animal {
constructor (name) {
super(name);
}
}
let a = new Animal('Jack');
// index.ts(13,9): TS2674: Constructor of class 'Animal' is protected and only accessible within the class declaration.

修飾符還可以使用在建構函式引數中,等同於類別中定義該屬性,使程式碼更簡潔。

class Animal {
// public name: string;
public constructor (public name) {
this.name = name;
}
}

readonly

只讀屬性關鍵字,只允許出現在屬性宣告或索引簽名中。

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

注意如果 readonly 和其他訪問修飾符同時存在的話,需要寫在其後面。

class Animal {
// public readonly name;
public constructor(public readonly name) {
this.name = name;
}
}

抽象類別

abstract 用於定義抽象類別和其中的抽象方法。

什麼是抽象類別?

首先,抽象類別是不允許被實例化的:

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

上面的例子中,我們定義了一個抽象類別 Animal,並且定義了一個抽象方法 sayHi。在實例化抽象類別的時候報錯了。

其次,抽象類別中的抽象方法必須被子類別實現:

abstract class Animal {
public name;
public constructor(name) {
this.name = name;
}
public abstract sayHi();
}
class Cat extends Animal {
public eat() {
console.log(`${this.name} is eating.`);
}
}
let cat = new Cat('Tom');
// 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,我們定義了一個類別 Cat 繼承了抽象類別 Animal,但是沒有實現抽象方法 sayHi,所以編譯報錯了。

下面是一個正確使用抽象類別的例子:

abstract class Animal {
public name;
public constructor(name) {
this.name = name;
}
public abstract sayHi();
}
class Cat extends Animal {
public sayHi() {
console.log(`Meow, My name is ${this.name}`);
}
}
let cat = new Cat('Tom');

上面的例子中,我們實現了抽象方法 sayHi,編譯通過了。

需要注意的是,即使是抽象方法,TypeScript 的編譯結果中,仍然會存在這個類別,上面的程式碼的編譯結果是:

var __extends = (this && this.__extends) || function (d, b) {
for (var p in b) if (b.hasOwnProperty(p)) d[p] = b[p];
function __() { this.constructor = d; }
d.prototype = b === null ? Object.create(b) : (__.prototype = b.prototype, new __());
};
var Animal = (function () {
function Animal(name) {
this.name = name;
}
return Animal;
}());
var Cat = (function (_super) {
__extends(Cat, _super);
function Cat() {
_super.apply(this, arguments);
}
Cat.prototype.sayHi = function () {
console.log('Meow, My name is ' + this.name);
};
return Cat;
}(Animal));
var cat = new Cat('Tom');

類別的型別

給類別加上 TypeScript 的型別很簡單,與介面類似:

class Animal {
name: string;
constructor(name: string) {
this.name = name;
}
sayHi(): string {
return `My name is ${this.name}`;
}
}
let a: Animal = new Animal('Jack');
console.log(a.sayHi()); // My name is Jack

參考