# 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。

```typescript
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`。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
// 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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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
// 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。

```typescript
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](https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/release-notes/typescript-5-1.html#unrelated-types-for-getters-and-setters)，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。

```typescript
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。

```typescript
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。

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

属性存取器视同属性。

```typescript
class MyClass {
  [s:string]: boolean;

  get isInstance() {
    return true;
  }
}
```

上面示例中，属性`isInstance`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。

```typescript
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。

```typescript
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。

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

下面是另一个例子。

```typescript
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`。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

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

interface SuperCar extends MotorVehicle,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。

```typescript
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。

```typescript
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`。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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`MotorVehicle`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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
// 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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
// 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。

## override 关键字

子类继承父类时，可以覆盖父类的同名方法。

```typescript
class A {
  show() {
    // ...
  }
  hide() {
    // ...
  }
}
class B extends A {
  show() {
    // ...
  }
  hide() {
    // ...
  }
}
```

上面示例中，B 类定义了自己的`show()`方法和`hide()`方法，覆盖了 A 类的同名方法。

但是有些时候，我们继承他人的类，可能会在不知不觉中，就覆盖了他人的方法。为了防止这种情况，TypeScript 4.3 引入了 [override 关键字](https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/release-notes/typescript-4-3.html#override-and-the---noimplicitoverride-flag)。

```typescript
class B extends A {
  override show() {
    // ...
  }
  override hide() {
    // ...
  }
}
```

上面示例中，B 类的`show()`方法和`hide()`方法前面加了 override 关键字，明确表明作者的意图，就是要覆盖 A 类里面的这两个同名方法。这时，如果 A 类没有定义自己的`show()`方法和`hide()`方法，就会报错。

但是，这依然没有解决，子类无意中覆盖父类同名方法的问题。因此，TypeScript 又提供了一个编译参数`noImplicitOverride`。一旦打开这个参数，子类覆盖父类的同名方法就会报错，除非使用了 override 关键字。

## 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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

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

## 顶层属性的处理方法

对于类的顶层属性，TypeScript 早期的处理方法，与后来的 ES2022 标准不一致。这会导致某些代码的运行结果不一样。

类的顶层属性在 TypeScript 里面，有两种写法。

```typescript
class User {
  // 写法一
  age = 25;

  // 写法二
  constructor(private currentYear: number) {}
}
```

上面示例中，写法一是直接声明一个实例属性`age`，并初始化；写法二是顶层属性的简写形式，直接将构造方法的参数`currentYear`声明为实例属性。

TypeScript 早期的处理方法是，先在顶层声明属性，但不进行初始化，等到运行构造方法时，再完成所有初始化。

```typescript
class User {
  age = 25;
}

// TypeScript 的早期处理方法
class User {
  age: number;

  constructor() {
    this.age = 25;
  }
}
```

上面示例中，TypeScript 早期会先声明顶层属性`age`，然后等到运行构造函数时，再将其初始化为`25`。

ES2022 标准里面的处理方法是，先进行顶层属性的初始化，再运行构造方法。这在某些情况下，会使得同一段代码在 TypeScript 和 JavaScript 下运行结果不一致。

这种不一致一般发生在两种情况。第一种情况是，顶层属性的初始化依赖于其他实例属性。

```typescript
class User {
  age = this.currentYear - 1998;

  constructor(private currentYear: number) {
    // 输出结果将不一致
    console.log('Current age:', this.age);
  }
}

const user = new User(2023);
```

上面示例中，顶层属性`age`的初始化值依赖于实例属性`this.currentYear`。按照 TypeScript 的处理方法，初始化是在构造方法里面完成的，会输出结果为`25`。但是，按照 ES2022 标准的处理方法，初始化在声明顶层属性时就会完成，这时`this.currentYear`还等于`undefined`，所以`age`的初始化结果为`NaN`，因此最后输出的也是`NaN`。

第二种情况与类的继承有关，子类声明的顶层属性在父类完成初始化。

```typescript
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`继承自`AnimalHouse`。它声明了顶层属性`resident`，但是该属性的初始化是在父类`AnimalHouse`完成的。不同的设置运行下面的代码，结果将不一致。

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

const dogHouse = new DogHouse(dog);

console.log(dogHouse.resident) // 输出结果将不一致
```

上面示例中，TypeScript 的处理方法，会使得`resident`属性能够初始化，所以输出参数对象的值。但是，ES2022 标准的处理方法是，顶层属性的初始化先于构造方法的运行。这使得`resident`属性不会得到赋值，因此输出为`undefined`。

为了解决这个问题，同时保证以前代码的行为一致，TypeScript 从3.7版开始，引入了编译设置`useDefineForClassFields`。这个设置设为`true`，则采用 ES2022 标准的处理方法，否则采用 TypeScript 早期的处理方法。

它的默认值与`target`属性有关，如果输出目标设为`ES2022`或者更高，那么`useDefineForClassFields`的默认值为`true`，否则为`false`。关于这个设置的详细说明，参见官方 3.7 版本的[发布说明](https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/release-notes/typescript-3-7.html#the-usedefineforclassfields-flag-and-the-declare-property-modifier)。

如果希望避免这种不一致，让代码在不同设置下的行为都一样，那么可以将所有顶层属性的初始化，都放到构造方法里面。

```typescript
class User  {
  age: number;

  constructor(private currentYear: number) {
    this.age = this.currentYear - 1998;
    console.log('Current age:', this.age);
  }
}

const user = new User(2023);
```

上面示例中，顶层属性`age`的初始化就放在构造方法里面，那么任何情况下，代码行为都是一致的。

对于类的继承，还有另一种解决方法，就是使用`declare`命令，去声明子类顶层属性的类型，告诉 TypeScript 这些属性的初始化由父类实现。

```typescript
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。这种情况下，这一行代码在编译成 JavaScript 后就不存在，那么也就不会有行为不一致，无论是否设置`useDefineForClassFields`，输出结果都是一样的。

## 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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
class MyClass {
  static #x = 0;
}
```

`public`和`protected`的静态成员可以被继承。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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）。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
// 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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
// 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。

```typescript
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。

```typescript
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。

```typescript
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。

## 参考链接

- [TypeScript Constructor in Interface](http://fritzthecat-blog.blogspot.com/2018/06/typescript-constructor-in-interface.html)
- [TypeScript: useDefineForClassFields – How to avoid future Breaking Changes](https://angular.schule/blog/2022-11-use-define-for-class-fields)