介绍

传统的JavaScript程序使用函数和基于原型的继承来创建可重用的组件,但对于熟悉使用面向对象方式的程序员来讲就有些棘手,因为他们用的是基于类的继承并且对象是由类构建出来的。 从ECMAScript 2015,也就是ECMAScript 6开始,JavaScript程序员将能够使用基于类的面向对象的方式。 使用TypeScript,我们允许开发者现在就使用这些特性,并且编译后的JavaScript可以在所有主流浏览器和平台上运行,而不需要等到下个JavaScript版本。

下面看一个使用类的例子:

class Greeter {
    greeting: string;
    constructor(message: string) {
        this.greeting = message;
    }
    greet() {
        return "Hello, " + this.greeting;
    }
}

let greeter = new Greeter("world");

如果你使用过C#或Java,你会对这种语法非常熟悉。 我们声明一个 Greeter类。这个类有3个成员:一个叫做greeting的属性,一个构造函数和一个greet方法。

你会注意到,我们在引用任何一个类成员的时候都用了this。 它表示我们访问的是类的成员。

最后一行,我们使用new构造了Greeter类的一个实例。 它会调用之前定义的构造函数,创建一个 Greeter类型的新对象,并执行构造函数初始化它。

继承

在TypeScript里,我们可以使用常用的面向对象模式。 当然,基于类的程序设计中最基本的模式是允许使用继承来扩展现有的类。

看下面的例子:

class Animal {
    name:string;
    constructor(theName: string) { this.name = theName; }
    move(distanceInMeters: number = 0) {
        console.log(`${this.name} moved ${distanceInMeters}m.`);
    }
}

class Snake extends Animal {
    constructor(name: string) { super(name); }
    move(distanceInMeters = 5) {
        console.log("Slithering...");
        super.move(distanceInMeters);
    }
}

class Horse extends Animal {
    constructor(name: string) { super(name); }
    move(distanceInMeters = 45) {
        console.log("Galloping...");
        super.move(distanceInMeters);
    }
}

let sam = new Snake("Sammy the Python");
let tom: Animal = new Horse("Tommy the Palomino");

sam.move();
tom.move(34);

这个例子展示了TypeScript中继承的一些特征,它们与其它语言类似。 我们使用 extends关键字来创建子类。你可以看到HorseSnake类是基类Animal的子类,并且可以访问其属性和方法。

包含构造函数的派生类必须调用super(),它会执行基类的构造方法。

这个例子演示了如何在子类里可以重写父类的方法。 Snake类和Horse类都创建了move方法,它们重写了从Animal继承来的move方法,使得move方法根据不同的类而具有不同的功能。 注意,即使 tom被声明为Animal类型,但因为它的值是Horsetom.move(34)会调用Horse里的重写方法:

Slithering...
Sammy the Python moved 5m.
Galloping...
Tommy the Palomino moved 34m.

公共,私有与受保护的修饰符

默认为public

在上面的例子里,我们可以自由的访问程序里定义的成员。 如果你对其它语言中的类比较了解,就会注意到我们在之前的代码里并没有使用 public来做修饰;例如,C#要求必须明确地使用public指定成员是可见的。 在TypeScript里,成员都默认为 public

你也可以明确的将一个成员标记成public。 我们可以用下面的方式来重写上面的 Animal类:

class Animal {
    public name: string;
    public constructor(theName: string) { this.name = theName; }
    public move(distanceInMeters: number) {
        console.log(`${this.name} moved ${distanceInMeters}m.`);
    }
}

理解private

当成员被标记成private时,它就不能在声明它的类的外部访问。比如:

class Animal {
    private name: string;
    constructor(theName: string) { this.name = theName; }
}

new Animal("Cat").name; // Error: 'name' is private;

TypeScript使用的是结构性类型系统。 当我们比较两种不同的类型时,并不在乎它们从何处而来,如果所有成员的类型都是兼容的,我们就认为它们的类型是兼容的。

然而,当我们比较带有privateprotected成员的类型的时候,情况就不同了。 如果其中一个类型里包含一个 private成员,那么只有当另外一个类型中也存在这样一个private成员, 并且它们都是来自同一处声明时,我们才认为这两个类型是兼容的。 对于 protected成员也使用这个规则。

下面来看一个例子,更好地说明了这一点:

class Animal {
    private name: string;
    constructor(theName: string) { this.name = theName; }
}

class Rhino extends Animal {
    constructor() { super("Rhino"); }
}

class Employee {
    private name: string;
    constructor(theName: string) { this.name = theName; }
}

let animal = new Animal("Goat");
let rhino = new Rhino();
let employee = new Employee("Bob");

animal = rhino;
animal = employee; // Error: Animal and Employee are not compatible

这个例子中有AnimalRhino两个类,RhinoAnimal类的子类。 还有一个 Employee类,其类型看上去与Animal是相同的。 我们创建了几个这些类的实例,并相互赋值来看看会发生什么。 因为 AnimalRhino共享了来自Animal里的私有成员定义private name: string,因此它们是兼容的。 然而 Employee却不是这样。当把Employee赋值给Animal的时候,得到一个错误,说它们的类型不兼容。 尽管 Employee里也有一个私有成员name,但它明显不是Animal里面定义的那个。

理解protected

protected修饰符与private修饰符的行为很相似,但有一点不同,protected成员在派生类中仍然可以访问。例如:

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

class Employee extends Person {
    private department: string;

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

    public getElevatorPitch() {
        return `Hello, my name is ${this.name} and I work in ${this.department}.`;
    }
}

let howard = new Employee("Howard", "Sales");
console.log(howard.getElevatorPitch());
console.log(howard.name); // error

注意,我们不能在Person类外使用name,但是我们仍然可以通过Employee类的实例方法访问,因为Employee是由Person派生而来的。

构造函数也可以被标记成protected。 这意味着这个类不能在包含它的类外被实例化,但是能被继承。比如,

class Person {
    protected name: string;
    protected constructor(theName: string) { this.name = theName; }
}

// Employee can extend Person
class Employee extends Person {
    private department: string;

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

    public getElevatorPitch() {
        return `Hello, my name is ${this.name} and I work in ${this.department}.`;
    }
}

let howard = new Employee("Howard", "Sales");
let john = new Person("John"); // Error: The 'Person' constructor is protected

readonly修饰符

你可以使用readonly关键字将属性设置为只读的。 只读属性必须在声明时或构造函数里被初始化。

class Octopus {
    readonly name: string;
    readonly numberOfLegs: number = 8;
    constructor (theName: string) {
        this.name = theName;
    }
}
let dad = new Octopus("Man with the 8 strong legs");
dad.name = "Man with the 3-piece suit"; // error! name is readonly.

参数属性

在上面的例子中,我们不得不定义一个受保护的成员name和一个构造函数参数theNamePerson类里,并且立刻给nametheName赋值。 这种情况经常会遇到。 参数属性可以方便地让我们在一个地方定义并初始化一个成员。 下面的例子是对之前 Animal类的修改版,使用了参数属性:

class Animal {
    constructor(private name: string) { }
    move(distanceInMeters: number) {
        console.log(`${this.name} moved ${distanceInMeters}m.`);
    }
}

注意看我们是如何舍弃了theName,仅在构造函数里使用private name: string参数来创建和初始化name成员。 我们把声明和赋值合并至一处。

参数属性通过给构造函数参数添加一个访问限定符来声明。 使用 private限定一个参数属性会声明并初始化一个私有成员;对于publicprotected来说也是一样。

存取器

TypeScript支持通过getters/setters来截取对对象成员的访问。 它能帮助你有效的控制对对象成员的访问。

下面来看如何把一个简单的类改写成使用getset。 首先,我们从一个没有使用存取器的例子开始。

class Employee {
    fullName: string;
}

let employee = new Employee();
employee.fullName = "Bob Smith";
if (employee.fullName) {
    console.log(employee.fullName);
}

我们可以随意的设置fullName,这是非常方便的,但是这也可能会带来麻烦。

下面这个版本里,我们先检查用户密码是否正确,然后再允许其修改员工信息。 我们把对 fullName的直接访问改成了可以检查密码的set方法。 我们也加了一个 get方法,让上面的例子仍然可以工作。

let passcode = "secret passcode";

class Employee {
    private _fullName: string;

    get fullName(): string {
        return this._fullName;
    }

    set fullName(newName: string) {
        if (passcode && passcode == "secret passcode") {
            this._fullName = newName;
        }
        else {
            console.log("Error: Unauthorized update of employee!");
        }
    }
}

let employee = new Employee();
employee.fullName = "Bob Smith";
if (employee.fullName) {
    alert(employee.fullName);
}

我们可以修改一下密码,来验证一下存取器是否是工作的。当密码不对时,会提示我们没有权限去修改员工。

对于存取器有下面几点需要注意的:

首先,存取器要求你将编译器设置为输出ECMAScript 5或更高。 不支持降级到ECMAScript 3。 其次,只带有 get不带有set的存取器自动被推断为readonly。 这在从代码生成 .d.ts文件时是有帮助的,因为利用这个属性的用户会看到不允许够改变它的值。

静态属性

到目前为止,我们只讨论了类的实例成员,那些仅当类被实例化的时候才会被初始化的属性。 我们也可以创建类的静态成员,这些属性存在于类本身上面而不是类的实例上。 在这个例子里,我们使用 static定义origin,因为它是所有网格都会用到的属性。 每个实例想要访问这个属性的时候,都要在 origin前面加上类名。 如同在实例属性上使用 this.前缀来访问属性一样,这里我们使用Grid.来访问静态属性。

class Grid {
    static origin = {x: 0, y: 0};
    calculateDistanceFromOrigin(point: {x: number; y: number;}) {
        let xDist = (point.x - Grid.origin.x);
        let yDist = (point.y - Grid.origin.y);
        return Math.sqrt(xDist * xDist + yDist * yDist) / this.scale;
    }
    constructor (public scale: number) { }
}

let grid1 = new Grid(1.0);  // 1x scale
let grid2 = new Grid(5.0);  // 5x scale

console.log(grid1.calculateDistanceFromOrigin({x: 10, y: 10}));
console.log(grid2.calculateDistanceFromOrigin({x: 10, y: 10}));

抽象类

抽象类做为其它派生类的基类使用。 它们一般不会直接被实例化。 不同于接口,抽象类可以包含成员的实现细节。 abstract关键字是用于定义抽象类和在抽象类内部定义抽象方法。

abstract class Animal {
    abstract makeSound(): void;
    move(): void {
        console.log('roaming the earch...');
    }
}

抽象类中的抽象方法不包含具体实现并且必须在派生类中实现。 抽象方法的语法与接口方法相似。 两者都是定义方法签名但不包含方法体。 然而,抽象方法必须包含 abstract关键字并且可以包含访问修饰符。

abstract class Department {

    constructor(public name: string) {
    }

    printName(): void {
        console.log('Department name: ' + this.name);
    }

    abstract printMeeting(): void; // 必须在派生类中实现
}

class AccountingDepartment extends Department {

    constructor() {
        super('Accounting and Auditing'); // constructors in derived classes must call super()
    }

    printMeeting(): void {
        console.log('The Accounting Department meets each Monday at 10am.');
    }

    generateReports(): void {
        console.log('Generating accounting reports...');
    }
}

let department: Department; // ok to create a reference to an abstract type
department = new Department(); // error: cannot create an instance of an abstract class
department = new AccountingDepartment(); // ok to create and assign a non-abstract subclass
department.printName();
department.printMeeting();
department.generateReports(); // error: method doesn't exist on declared abstract type

高级技巧

构造函数

当你在TypeScript里声明了一个类的时候,实际上同时声明了很多东西。 首先就是类的 实例的类型。

class Greeter {
    greeting: string;
    constructor(message: string) {
        this.greeting = message;
    }
    greet() {
        return "Hello, " + this.greeting;
    }
}

let greeter: Greeter;
greeter = new Greeter("world");
console.log(greeter.greet());

这里,我们写了let greeter: Greeter,意思是Greeter类的实例的类型是Greeter。 这对于用过其它面向对象语言的程序员来讲已经是老习惯了。

我们也创建了一个叫做构造函数的值。 这个函数会在我们使用 new创建类实例的时候被调用。 下面我们来看看,上面的代码被编译成JavaScript后是什么样子的:

let Greeter = (function () {
    function Greeter(message) {
        this.greeting = message;
    }
    Greeter.prototype.greet = function () {
        return "Hello, " + this.greeting;
    };
    return Greeter;
})();

let greeter;
greeter = new Greeter("world");
console.log(greeter.greet());

上面的代码里,let Greeter将被赋值为构造函数。 当我们调用 new并执行了这个函数后,便会得到一个类的实例。 这个构造函数也包含了类的所有静态属性。 换个角度说,我们可以认为类具有 实例部分静态部分这两个部分。

让我们稍微改写一下这个例子,看看它们之前的区别:

class Greeter {
    static standardGreeting = "Hello, there";
    greeting: string;
    greet() {
        if (this.greeting) {
            return "Hello, " + this.greeting;
        }
        else {
            return Greeter.standardGreeting;
        }
    }
}

let greeter1: Greeter;
greeter1 = new Greeter();
console.log(greeter1.greet());

let greeterMaker: typeof Greeter = Greeter;
greeterMaker.standardGreeting = "Hey there!";

let greeter2: Greeter = new greeterMaker();
console.log(greeter2.greet());

这个例子里,greeter1与之前看到的一样。 我们实例化 Greeter类,并使用这个对象。 与我们之前看到的一样。

再之后,我们直接使用类。 我们创建了一个叫做 greeterMaker的变量。 这个变量保存了这个类或者说保存了类构造函数。 然后我们使用 typeof Greeter,意思是取Greeter类的类型,而不是实例的类型。 或者更确切的说,"告诉我 Greeter标识符的类型",也就是构造函数的类型。 这个类型包含了类的所有静态成员和构造函数。 之后,就和前面一样,我们在 greeterMaker上使用new,创建Greeter的实例。

把类当做接口使用

如上一节里所讲的,类定义会创建两个东西:类的实例类型和一个构造函数。 因为类可以创建出类型,所以你能够在允许使用接口的地方使用类。

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

interface Point3d extends Point {
    z: number;
}

let point3d: Point3d = {x: 1, y: 2, z: 3};