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TypeScript 進階：泛型入門與核心概念

2024年9月9日

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#TypeScript #iT Ironman

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什麼是泛型？

泛型（Generics）是一種設計模式，允許開發者在撰寫程式時不必預先定義具體的型別，而是讓程式更具通用性與靈活性。這樣的設計可在函式、類別、介面中使用，實現不同型別的資料處理需求，並確保型別安全。

為何使用泛型？

泛型的核心價值在於提供「型別靈活性」與「型別安全」。當開發者需要撰寫能處理多種型別的邏輯時，泛型可以減少重複程式碼，避免為每個型別撰寫不同版本的函式或類別，同時還能維持程式的強型別特性，避免潛在的型別錯誤。

具體範例：沒有泛型的解法

假設我們有一個需求：將不同型別的資料轉換為陣列。如果不使用泛型，可能需要針對不同型別撰寫多個函式。

function toArrayFromNumber(num: number): number[] {
  return [num]
}
 
function toArrayFromString(str: string): string[] {
  return [str]
}

這種方法顯然不具備可擴展性，每增加一個型別，就需要新增一個函式版本。

泛型的基本使用

函式使用泛型

泛型最常見的使用場景是函式，可以透過 toArrayByParam<T> 裡面的 T 定義泛型參數，且可以取任意名稱，不一定要是 T，且可以定義多個泛型。

function toArrayByParam<T>(param: T): T[] {
  return [param]
}

在使用函式時，可以明確的傳入型別，就會根據泛型來限制你傳的參數

const str1 = toArrayByParam<string>('明確的表示要 string 的泛型')
// str1 是 string[] 型別
 
// Error: 類型 'number' 的引數不可指派給類型 'string' 的參數。
const str2 = toArrayByParam<string>(0)

也可以利用類型推斷，不明確傳入型別，TypeScript 也會自動根據你傳的參數推斷出型別

const str3 = toArrayByParam('利用類型推斷是 string 的泛型')
// str3 推斷為 string[] 型別
 
const num = toArrayByParam(0)
// num 推斷為 number[] 型別

類別使用泛型

泛型不僅可以應用在函式上，還可以應用在類別中。這讓類別可以在定義時保持靈活性，並在實例化時確定具體的型別。

class Box<T> {
  constructor(protected contents: T) {}
 
  getContents(): T {
    return this.contents
  }
}
 
const stringBox = new Box('Hello')
const content = stringBox.getContents()
// content 是 string 型別

介面使用泛型

泛型也可以與介面結合，來定義具有靈活型別的物件結構。

interface ApiResponse<T> {
  data: T
  status: number
  message: string
}
 
const userResponse: ApiResponse<{ name: string, age: number }> = {
  data: { name: 'Johnson Mao', age: 18 },
  status: 200,
  message: 'Success'
}

總結

在前面的章節中，我們已經多次接觸到泛型的應用，例如：

物件型別中的 Record<string, boolean>，用來表示一個鍵為 string，值為 boolean 的物件。
陣列型別中的 Array<number>，用來表示一個數字型別的陣列。

泛型在 TypeScript 中隨處可見，不僅適用於自定義資料結構，還廣泛應用於許多內建的 TypeScript 與 JavaScript 方法中。例如：

在 DOM 操作中，我們可以使用泛型來指定元素的型別：document.querySelector<HTMLInputElement>('#input-id');
JavaScript 常用的 Object.fromEntries 方法也可以透過泛型明確指定資料結構：Object.fromEntries<number>([]);

透過泛型，TypeScript 提供了極大的型別靈活性與安全性，讓開發者在實現強類型的同時，保持程式碼的靈活與可重用。