参考
C# 泛型 泛型与非泛型集合
一文读懂 TypeScript 泛型及应用
一、为什么使用泛型编程？
参考C#泛型编程
我们在编写程序时,经常遇到两个模块的功能非常相似,只是一个是处理int数据,另一个是处理string数据,或者其他自定义的数据类型,但我们没有办法,只能分别写多个方法处理每个数据类型,因为方法的参数类型不同。有没有一种办法,在方法中传入通用的数据类型,这样不就可以合并代码了吗?泛型的出现就是专门解决这个问题的。
我们现在要求实现一个栈,这个栈只能处理int数据类型:
public class Stack
{
private int[] m_item;
public int Pop()
{
}
public void Push(int item)
{
}
public Stack(int i)
{
this.m_item = new int[i];
}
}
上面代码运行的很好,但是,当我们需要一个栈来保存string类型时,该怎么办呢?很多人都会想到把上面的代码复制一份,把int改成string不就行了。当然,这样做本身是没有任何问题的,但一个优秀的程序是不会这样做的,因为他想到若以后再需要long、Node类型的栈该怎样做呢?还要再复制吗?优秀的程序员会想到用一个通用的数据类型object来实现这个栈。但全面地讲,也不是没有缺陷的,主要表现在:
- 当Stack处理值类型时,会出现装箱、折箱操作,这将在托管堆上分配和回收大量的变量,若数据量大,则性能损失非常严重。
- 在处理引用类型时,虽然没有装箱和折箱操作,但将用到数据类型的强制转换操作,增加处理器的负担。
下面是用泛型来重写上面的栈,用一个通用的数据类型T来作为一个占位符,等待在实例化时用一个实际的类型来代替。让我们来看看泛型的威力:
public class Stack<T>
{
private T[] m_item;
public T Pop()
{
}
public void Push(T item)
{
}
public Stack(int i)
{
this.m_item = new T[i];
}
}
使用方式
Stack<int> a = new Stack<int>(100);
a.Push(10);
int x = a.Pop();
Stack<string> b = new Stack<string>(100);
//这一行编译不通过，因为b只接收string类型的数据
b.Push(10);
b.Push("888");
string y = b.Pop();
这个类和object实现的类有截然不同的区别:
- 他是类型安全的。实例化了int类型的栈,就不能处理string类型的数据,其他数据类型也一样。
- 无需装箱和折箱。这个类在实例化时,按照所传入的数据类型生成本地代码,本地代码数据类型已确定,所以无需装箱和折箱。
- 无需类型转换。
二、TS泛型例子
下面来创建第一个使用泛型的例子：identity函数。 这个函数会返回任何传入它的值。 你可以把这个函数当成是echo命令。
不用泛型的话，这个函数可能是下面这样：
function identity(arg: number): number {
return arg;
}
或者，我们使用any类型来定义函数：
function identity(arg: any): any {
return arg;
}
使用any类型会导致这个函数可以接收任何类型的arg参数，这样就丢失了一些信息：传入的类型与返回的类型应该是相同的。 如果我们传入一个数字，我们只知道任何类型的值都有可能被返回。
因此，我们需要一种方法使返回值的类型与传入参数的类型是相同的。 这里，我们使用了类型变量，它是一种特殊的变量，只用于表示类型而不是值。
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
我们给identity添加了类型变量T。 T帮助我们捕获用户传入的类型（比如：number），之后我们就可以使用这个类型。 之后我们再次使用了T当做返回值类型。现在我们可以知道参数类型与返回值类型是相同的了。 这允许我们跟踪函数里使用的类型的信息。
我们把这个版本的identity函数叫做泛型，因为它可以适用于多个类型。 不同于使用any，它不会丢失信息，像第一个例子那像保持准确性，传入数值类型并返回数值类型。
我们定义了泛型函数后，可以用两种方法使用。 第一种是，传入所有的参数，包含类型参数：
let output = identity<string>("myString"); // type of output will be 'string'
这里我们明确的指定了T是string类型，并做为一个参数传给函数，使用了<>括起来而不是()。
第二种方法更普遍。利用了类型推论 -- 即编译器会根据传入的参数自动地帮助我们确定T的类型：
let output = identity("myString"); // type of output will be 'string'
注意我们没必要使用尖括号（<>）来明确地传入类型；编译器可以查看myString的值，然后把T设置为它的类型。 类型推论帮助我们保持代码精简和高可读性。如果编译器不能够自动地推断出类型的话，只能像上面那样明确的传入T的类型，在一些复杂的情况下，这是可能出现的。
三、使用泛型变量
使用泛型创建像identity这样的泛型函数时，编译器要求你在函数体必须正确的使用这个通用的类型。 换句话说，你必须把这些参数当做是任意或所有类型。
看下之前identity例子：
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
如果我们想同时打印出arg的长度。 我们很可能会这样做：
function loggingIdentity<T>(arg: T): T {
console.log(arg.length); // Error: T doesn't have .length
return arg;
}
如果这么做，编译器会报错说我们使用了arg的.length属性，但是没有地方指明arg具有这个属性。 记住，这些类型变量代表的是任意类型，所以使用这个函数的人可能传入的是个数字，而数字是没有.length属性的。
现在假设我们想操作T类型的数组而不直接是T。由于我们操作的是数组，所以.length属性是应该存在的。 我们可以像创建其它数组一样创建这个数组：
function loggingIdentity<T>(arg: T[]): T[] {
console.log(arg.length); // Array has a .length, so no more error
return arg;
}
你可以这样理解loggingIdentity的类型：泛型函数loggingIdentity，接收类型参数T和参数arg，它是个元素类型是T的数组，并返回元素类型是T的数组。 如果我们传入数字数组，将返回一个数字数组，因为此时T的的类型为number。 这可以让我们把泛型变量T当做类型的一部分使用，而不是整个类型，增加了灵活性。
我们也可以这样实现上面的例子：
function loggingIdentity<T>(arg: Array<T>): Array<T> {
console.log(arg.length); // Array has a .length, so no more error
return arg;
}
使用过其它语言的话，你可能对这种语法已经很熟悉了。 在下一节，会介绍如何创建自定义泛型像Array<T>一样。
四、泛型类型
上一节，我们创建了identity通用函数，可以适用于不同的类型。 在这节，我们研究一下函数本身的类型，以及如何创建泛型接口。
泛型函数的类型与非泛型函数的类型没什么不同，只是有一个类型参数在最前面，像函数声明一样：
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
let myIdentity: <T>(arg: T) => T = identity;
我们也可以使用不同的泛型参数名，只要在数量上和使用方式上能对应上就可以。
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
let myIdentity: <U>(arg: U) => U = identity;
我们还可以使用带有调用签名的对象字面量来定义泛型函数：
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
let myIdentity: {<T>(arg: T): T} = identity;
这引导我们去写第一个泛型接口了。 我们把上面例子里的对象字面量拿出来做为一个接口：
interface GenericIdentityFn {
<T>(arg: T): T;
}
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
let myIdentity: GenericIdentityFn = identity;
一个相似的例子，我们可能想把泛型参数当作整个接口的一个参数。 这样我们就能清楚的知道使用的具体是哪个泛型类型（比如：Dictionary<string>而不只是Dictionary）。 这样接口里的其它成员也能知道这个参数的类型了。
interface GenericIdentityFn<T> {
(arg: T): T;
}
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
let myIdentity: GenericIdentityFn<number> = identity;
注意，我们的示例做了少许改动。 不再描述泛型函数，而是把非泛型函数签名作为泛型类型一部分。 当我们使用GenericIdentityFn的时候，还得传入一个类型参数来指定泛型类型（这里是：number），锁定了之后代码里使用的类型。 对于描述哪部分类型属于泛型部分来说，理解何时把参数放在调用签名里和何时放在接口上是很有帮助的。
除了泛型接口，我们还可以创建泛型类。 注意，无法创建泛型枚举和泛型命名空间。
五、泛型类
泛型类看上去与泛型接口差不多。 泛型类使用（<>）括起泛型类型，跟在类名后面。
class GenericNumber<T> {
zeroValue: T;
add: (x: T, y: T) => T;
}
let myGenericNumber = new GenericNumber<number>();
myGenericNumber.zeroValue = 0;
myGenericNumber.add = function(x, y) { return x + y; };
GenericNumber类的使用是十分直观的，并且你可能已经注意到了，没有什么去限制它只能使用number类型。 也可以使用字符串或其它更复杂的类型。
let stringNumeric = new GenericNumber<string>();
stringNumeric.zeroValue = "";
stringNumeric.add = function(x, y) { return x + y; };
console.log(stringNumeric.add(stringNumeric.zeroValue, "test"));
与接口一样，直接把泛型类型放在类后面，可以帮助我们确认类的所有属性都在使用相同的类型。
我们在类那节说过，类有两部分：静态部分和实例部分。 泛型类指的是实例部分的类型，所以类的静态属性不能使用这个泛型类型。
六、泛型约束
你应该会记得之前的一个例子，我们有时候想操作某类型的一组值，并且我们知道这组值具有什么样的属性。 在loggingIdentity例子中，我们想访问arg的length属性，但是编译器并不能证明每种类型都有length属性，所以就报错了。
function loggingIdentity<T>(arg: T): T {
console.log(arg.length); // Error: T doesn't have .length
return arg;
}
相比于操作any所有类型，我们想要限制函数去处理任意带有.length属性的所有类型。 只要传入的类型有这个属性，我们就允许，就是说至少包含这一属性。 为此，我们需要列出对于T的约束要求。
为此，我们定义一个接口来描述约束条件。 创建一个包含.length属性的接口，使用这个接口和extends关键字来实现约束：
interface Lengthwise {
length: number;
}
function loggingIdentity<T extends Lengthwise>(arg: T): T {
console.log(arg.length);
// Now we know it has a .length property, so no more error
return arg;
}
现在这个泛型函数被定义了约束，因此它不再是适用于任意类型：
loggingIdentity(3); // Error, number doesn't have a .length property
我们需要传入符合约束类型的值，必须包含必须的属性：
loggingIdentity({length: 10, value: 3});
七、在泛型约束中使用类型参数
你可以声明一个类型参数，且它被另一个类型参数所约束。 比如，现在我们想要用属性名从对象里获取这个属性。 并且我们想要确保这个属性存在于对象obj上，因此我们需要在这两个类型之间使用约束。
function getProperty<T, K extends keyof T>(obj: T, key: K) {
return obj[key];
}
let x = { a: 1, b: 2, c: 3, d: 4 };
getProperty(x, "a"); // okay
getProperty(x, "m");
// error: Argument of type 'm' isn't assignable to 'a' | 'b' | 'c' | 'd'.
八、在泛型里使用类类型
在TypeScript使用泛型创建工厂函数时，需要引用构造函数的类类型。比如，
function create<T>(c: {new(): T; }): T {
return new c();
}
一个更高级的例子，使用原型属性推断并约束构造函数与类实例的关系。
class BeeKeeper {
hasMask: boolean;
}
class ZooKeeper {
nametag: string;
}
class Animal {
numLegs: number;
}
class Bee extends Animal {
keeper: BeeKeeper;
}
class Lion extends Animal {
keeper: ZooKeeper;
}
function createInstance<A extends Animal>(c: new () => A): A {
return new c();
}
createInstance(Lion).keeper.nametag; // typechecks!
createInstance(Bee).keeper.hasMask; // typechecks!
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