TypeScript（简称TS）是一种由微软开发的静态类型检查的编程语言，它是JavaScript的一个超集，它添加了可选的静态类型系统和基于类的面向对象编程。泛型是TypeScript的一个核心特性，它允许你定义灵活的、可重用的组件。在这篇文章中，我们将深入探讨泛型的各个方面。
概念
泛型是一种编程概念，允许你创建可重用的代码，这些代码可以与多种类型的数据一起工作，而不是与特定类型的数据一起工作。在TypeScript中，泛型主要用于函数和类。
用法
泛型在TypeScript中通过尖括号<T>来实现，其中T是一个类型变量，可以是任何类型。你可以定义一个泛型函数、类或者接口。
泛型的写法
泛型主要用在四个场合：函数、接口、类和别名。
函数的泛型写法
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
let output = identity<string>("myString");那么对于变量形式定义的函数，泛型有下面两种写法。
// 写法一
let myId: <T>(arg: T) => T = id;
// 写法二
let myId: { <T>(arg: T): T } = id;接口的泛型写法
interface GenericIdentityFn<T> {
(arg: T): T;
}
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
let myIdentity: GenericIdentityFn<number> = identity;泛型接口还有第二种写法
interface Fn {
<Type>(arg: Type): Type;
}
function id<Type>(arg: Type): Type {
return arg;
}
let myId: Fn = id;上面示例中，Fn的类型参数Type的具体类型，需要函数id在使用时提供。所以，最后一行的赋值语句不需要给出Type的具体类型。
此外，第二种写法还有一个差异之处。那就是它的类型参数定义在某个方法之中，其他属性和方法不能使用该类型参数。前面的第一种写法，类型参数定义在整个接口，接口内部的所有属性和方法都可以使用该类型参数。
类的泛型写法
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; };泛型类的类型参数写在类名后面。
class Pair<K, V> {
key: K;
value: V;
}下面是继承泛型类的例子
class A<T> {
value: T;
}
class B extends A<any> {}上面示例中，类A有一个类型参数T，使用时必须给出T的类型，所以类B继承时要写成A<any>。
泛型也可以用在类表达式。
const Container = class<T> {
constructor(private readonly data: T) {}
};
const a = new Container<boolean>(true);
const b = new Container<number>(0);上面示例中，新建实例时，需要同时给出类型参数T和类参数data的值。
下面是另一个例子。
class C<NumType> {
value!: NumType;
add!: (x: NumType, y: NumType) => NumType;
}
let foo = new C<number>();
foo.value = 0;
foo.add = function (x, y) {
return x + y;
};上面示例中，先新建类C的实例foo，然后再定义示例的value属性和add()方法。类的定义中，属性和方法后面的感叹号是非空断言，告诉 TypeScript 它们都是非空的，后面会赋值。
JavaScript 的类本质上是一个构造函数，因此也可以把泛型类写成构造函数。
type MyClass<T> = new (...args: any[]) => T;
// 或者
interface MyClass<T> {
new (...args: any[]): T;
}
// 用法实例
function createInstance<T>(AnyClass: MyClass<T>, ...args: any[]): T {
return new AnyClass(...args);
}上面示例中，函数createInstance()的第一个参数AnyClass是构造函数（也可以是一个类），它的类型是MyClass<T>，这里的T是createInstance()的类型参数，在该函数调用时再指定具体类型。
注意，泛型类描述的是类的实例，不包括静态属性和静态方法，因为这两者定义在类的本身。因此，它们不能引用类型参数。
class C<T> {
static data: T; // 报错
constructor(public value: T) {}
}上面示例中，静态属性data引用了类型参数T，这是不可以的，因为类型参数只能用于实例属性和实例方法，所以报错了。
类型别名的泛型写法
type 命令定义的类型别名，也可以使用泛型。
type Nullable<T> = T | undefined | null;上面示例中，Nullable<T>是一个泛型，只要传入一个类型，就可以得到这个类型与undefined和null的一个联合类型。
下面是另一个例子。
type Container<T> = { value: T };
const a: Container<number> = { value: 0 };
const b: Container<string> = { value: "b" };下面是定义树形结构的例子。
type Tree<T> = {
value: T;
left: Tree<T> | null;
right: Tree<T> | null;
};上面示例中，类型别名Tree内部递归引用了Tree自身。
类型参数的默认值
类型参数可以设置默认值。使用时，如果没有给出类型参数的值，就会使用默认值。
function getFirst<T = string>(arr: T[]): T {
return arr[0];
}上面示例中，T = string表示类型参数的默认值是string。调用getFirst()时，如果不给出T的值，TypeScript 就认为T等于string。
但是，因为 TypeScript 会从实际参数推断出T的值，从而覆盖掉默认值，所以下面的代码不会报错。
getFirst([1, 2, 3]); // 正确上面示例中，实际参数是[1, 2, 3]，TypeScript 推断 T 等于number，从而覆盖掉默认值string。
类型参数的默认值，往往用在类中。
class Generic<T = string> {
list: T[] = [];
add(t: T) {
this.list.push(t);
}
}上面示例中，类Generic有一个类型参数T，默认值为string。这意味着，属性list默认是一个字符串数组，方法add()的默认参数是一个字符串。
const g = new Generic();
g.add(4); // 报错
g.add("hello"); // 正确上面示例中，新建Generic的实例g时，没有给出类型参数T的值，所以T就等于string。因此，向add()方法传入一个数值会报错，传入字符串就不会。
const g = new Generic<number>();
g.add(4); // 正确
g.add("hello"); // 报错上面示例中，新建实例g时，给出了类型参数T的值是number，因此add()方法传入数值不会报错，传入字符串会报错。
一旦类型参数有默认值，就表示它是可选参数。如果有多个类型参数，可选参数必须在必选参数之后。
<T = boolean, U> // 错误
<T, U = boolean> // 正确上面示例中，依次有两个类型参数T和U。如果T是可选参数，U不是，就会报错。
数组的泛型表示
数组类型有一种表示方法是Array<T>。这就是泛型的写法，Array是 TypeScript 原生的一个类型接口，T是它的类型参数。声明数组时，需要提供T的值。
let arr: Array<number> = [1, 2, 3];上面的示例中，Array<number>就是一个泛型，类型参数的值是number，表示该数组的全部成员都是数值。
同样的，如果数组成员都是字符串，那么类型就写成Array<string>。事实上，在 TypeScript 内部，数组类型的另一种写法number[]、string[]，只是Array<number>、Array<string>的简写形式。
在 TypeScript 内部，Array是一个泛型接口，类型定义基本是下面的样子。
interface Array<Type> {
length: number;
pop(): Type | undefined;
push(...items: Type[]): number;
// ...
}上面代码中，push()方法的参数item的类型是Type[]，跟Array()的参数类型Type保持一致，表示只能添加同类型的成员。调用push()的时候，TypeScript 就会检查两者是否一致。
其他的 TypeScript 内部数据结构，比如Map、Set和Promise，其实也是泛型接口，完整的写法是Map<K, V>、Set<T>和Promise<T>。
TypeScript 默认还提供一个ReadonlyArray<T>接口，表示只读数组。
function doStuff(values: ReadonlyArray<string>) {
values.push("hello!"); // 报错
}上面示例中，参数values的类型是ReadonlyArray<string>，表示不能修改这个数组，所以函数体内部新增数组成员就会报错。因此，如果不希望函数内部改动参数数组，就可以将该参数数组声明为ReadonlyArray<T>类型。
类型参数的约束条件
很多类型参数并不是无限制的，对于传入的类型存在约束条件。
function comp<Type>(a: Type, b: Type) {
if (a.length >= b.length) {
return a;
}
return b;
}上面示例中，类型参数 Type 有一个隐藏的约束条件：它必须存在length属性。如果不满足这个条件，就会报错。
TypeScript 提供了一种语法，允许在类型参数上面写明约束条件，如果不满足条件，编译时就会报错。这样也可以有良好的语义，对类型参数进行说明。
function comp<T extends { length: number }>(a: T, b: T) {
if (a.length >= b.length) {
return a;
}
return b;
}上面示例中，T extends { length: number }就是约束条件，表示类型参数 T 必须满足{ length: number }，否则就会报错。
comp([1, 2], [1, 2, 3]); // 正确
comp("ab", "abc"); // 正确
comp(1, 2); // 报错上面示例中，只要传入的参数类型不满足约束条件，就会报错。
类型参数的约束条件采用下面的形式。
<TypeParameter extends ConstraintType>上面语法中，TypeParameter表示类型参数，extends是关键字，这是必须的，ConstraintType表示类型参数要满足的条件，即类型参数应该是ConstraintType的子类型。
类型参数可以同时设置约束条件和默认值，前提是默认值必须满足约束条件。
type Fn<A extends string, B extends string = "world"> = [A, B];
type Result = Fn<"hello">; // ["hello", "world"]上面示例中，类型参数A和B都有约束条件，并且B还有默认值。所以，调用Fn的时候，可以只给出A的值，不给出B的值。
另外，上例也可以看出，泛型本质上是一个类型函数，通过输入参数，获得结果，两者是一一对应关系。
如果有多个类型参数，一个类型参数的约束条件，可以引用其他参数。
<T, U extends T>
// 或者
<T extends U, U>上面示例中，U的约束条件引用T，或者T的约束条件引用U，都是正确的。
但是，约束条件不能引用类型参数自身。
<T extends T> // 报错
<T extends U, U extends T> // 报错上面示例中，T的约束条件不能是T自身。同理，多个类型参数也不能互相约束（即T的约束条件是U、U的约束条件是T），因为互相约束就意味着约束条件就是类型参数自身。
使用注意点
泛型有一些使用注意点。
（1）尽量少用泛型。
泛型虽然灵活，但是会加大代码的复杂性，使其变得难读难写。一般来说，只要使用了泛型，类型声明通常都不太易读，容易写得很复杂。因此，可以不用泛型就不要用。
（2）类型参数越少越好。
多一个类型参数，多一道替换步骤，加大复杂性。因此，类型参数越少越好。
function filter<T, Fn extends (arg: T) => boolean>(arr: T[], func: Fn): T[] {
return arr.filter(func);
}上面示例有两个类型参数，但是第二个类型参数Fn是不必要的，完全可以直接写在函数参数的类型声明里面。
function filter<T>(arr: T[], func: (arg: T) => boolean): T[] {
return arr.filter(func);
}上面示例中，类型参数简化成了一个，效果与前一个示例是一样的。
（3）类型参数需要出现两次。
如果类型参数在定义后只出现一次，那么很可能是不必要的。
function greet<Str extends string>(s: Str) {
console.log("Hello, " + s);
} 上面示例中，类型参数Str只在函数声明中出现一次（除了它的定义部分），这往往表明这个类型参数是不必要。
function greet(s: string) {
console.log("Hello, " + s);
}上面示例把前面的类型参数省略了，效果与前一个示例是一样的。
也就是说，只有当类型参数用到两次或两次以上，才是泛型的适用场合。
（4）泛型可以嵌套。
类型参数可以是另一个泛型。
type OrNull<Type> = Type | null;
type OneOrMany<Type> = Type | Type[];
type OneOrManyOrNull<Type> = OrNull<OneOrMany<Type>>;上面示例中，最后一行的泛型OrNull的类型参数，就是另一个泛型OneOrMany。
实际案例
在实际开发中，泛型常用于数据结构和算法的实现，例如：
- 数组工具函数：创建处理任何类型数组的函数，如
find、map、filter等。 - 缓存实现：使用泛型来创建一个可以存储任何类型键值对的缓存系统。
- 数据库模型：在ORM（对象关系映射）中，泛型用于创建可以映射到不同数据库表的模型类。
总结
泛型是TypeScript的强大特性，它提供了一种定义和使用通用数据结构的方式。通过泛型，你可以编写更灵活、更安全、更可读的代码。理解并掌握泛型，对于任何TypeScript开发者来说都是至关重要的。
希望这篇文章能帮助你更好地理解TypeScript泛型的使用和应用。如果你有任何问题或想要更深入的讨论，欢迎在评论区交流。
（下一篇：在 TypeScript 中，泛型和接口之间有什么联系和区别？）
