Typescript中的extends关键字

前言

extends关键字在TS编程中出现的频率挺高的，而且不同场景下代表的含义不一样，特此总结一下：

表示继承/拓展的含义
表示约束的含义
表示分配的含义

基本使用

extends是 ts 里一个很常见的关键字，同时也是 es6 里引入的一个新的关键字。在 js 里，extends一般和class一起使用，例如：

继承父类的方法和属性

class Animal {
  kind = 'animal' 
  constructor(kind){
    this.kind = kind;
  }
  sayHello(){
    console.log(`Hello, I am a ${this.kind}!`);
  }
}

class Dog extends Animal {
  constructor(kind){
    super(kind)
  }
  bark(){
    console.log('wang wang')
  }
}

const dog = new Dog('dog');
dog.name; //  => 'dog'
dog.sayHello(); // => Hello, I am a dog!

这里 Dog 继承了父类的 sayHello 方法，因为可以在 Dog 实例 dog 上调用。

继承某个类型

在 ts 里，extends除了可以像 js 继承值，还可以继承/扩展类型：

 interface Animal {
   kind: string;
 }

 interface Dog extends Animal {
   bark(): void;
 }
 // Dog => { name: string; bark(): void }

泛型约束

在书写泛型的时候，我们往往需要对类型参数作一定的限制，比如希望传入的参数都有 name 属性的数组我们可以这么写：

function getCnames<T extends { name: string }>(entities: T[]):string[] {
  return entities.map(entity => entity.cname)
}

这里extends对传入的参数作了一个限制，就是 entities 的每一项可以是一个对象，但是必须含有类型为string的cname属性。再比如，redux 里 dispatch 一个 action，必须包含 type属性：

interface Dispatch<T extends { type: string }> {
  (action: T): T
}

条件类型与高阶类型

SomeType extends OtherType ? TrueType : FalseType;

When the type on the left of the extendsis assignable to the one on the right, then you’ll get the type in the first branch (the “true” branch); otherwise you’ll get the type in the latter branch (the “false” branch).

extends还有一大用途就是用来判断一个类型是不是可以分配给另一个类型，这在写高级类型的时候非常有用，举个 🌰：

  type Human = {
    name: string;
  }
  type Duck = {
    name: string;
  }
  type Bool = Duck extends Human ? 'yes' : 'no'; // Bool => 'yes'

在 vscode 里或者 ts playground 里输入这段代码，你会发现 Bool 的类型是'yes'。这是因为 Human 和 Duck 的类型完全相同，或者说 Human 类型的一切约束条件，Duck 都具备；换言之，类型为 Human 的值可以分配给类型为 Duck 的值（分配成功的前提是，Duck里面得的类型得有一样的），反之亦然。需要理解的是，这里A extends B，是指类型A可以分配给类型B，而不是说类型A是类型B的子集。稍微扩展下来详细说明这个问题：

  type Human = {
    name: string;
    occupation: string;
  }
  type Duck = {
    name: string;
  }
  type Bool = Duck extends Human ? 'yes' : 'no'; // Bool => 'no'

当我们给Human加上一个occupation属性，发现此时Bool是'no'，这是因为 Duck 没有类型为string的occupation属性，类型Duck不满足类型Human的类型约束。因此，A extends B，是指类型A可以分配给类型B，而不是说类型A是类型B的子集，理解extends在类型三元表达式里的用法非常重要。

继续看示例

  type A1 = 'x' extends 'x' ? string : number; // string 
  type A2 = 'x' | 'y' extends 'x' ? string : number; // number
  
  type P<T> = T extends 'x' ? string : number;
  type A3 = P<'x' | 'y'> // ?

A1和A2是extends条件判断的普通用法，和上面的判断方法一样。

P是带参数T的泛型类型，其表达式和A1，A2的形式完全相同，A3是泛型类型P传入参数'x' | 'y'得到的类型，如果将'x' | 'y'带入泛型类的表达式，可以看到和A2类型的形式是完全一样的，那是不是说明，A3和A2的类型就是完全一样的呢？

有兴趣可以自己试一试，这里就直接给结论了

  type P<T> = T extends 'x' ? string : number;
  type A3 = P<'x' | 'y'>  // A3的类型是 string | number

是不是很反直觉？这个反直觉结果的原因就是所谓的分配条件类型（Distributive Conditional Types）

When conditional types act on a generic type, they become distributive when given a union type

这句话翻译过来也还是看不懂，我直接上大白话了

对于使用extends关键字的条件类型（即上面的三元表达式类型），如果extends前面的参数是一个泛型类型，当传入该参数的是联合类型，则使用分配律计算最终的结果。分配律是指，将联合类型的联合项拆成单项，分别代入条件类型，然后将每个单项代入得到的结果再联合起来，得到最终的判断结果。

If we plug a union type into ToArray, then the conditional type will be applied to each member of that union.

还是用上面的例子说明

  type P<T> = T extends 'x' ? string : number;
  type A3 = P<'x' | 'y'>  // A3的类型是 string | number

该例中，extends的前参为T，T是一个泛型参数。在A3的定义中，给T传入的是'x'和'y'的联合类型'x' | 'y'，满足分配律，于是'x'和'y'被拆开，分别代入P<T>

P<'x' | 'y'> => P<'x'> | P<'y'>

'x'代入得到

'x' extends 'x' ? string : number => string

'y'代入得到

'y' extends 'x' ? string : number => number

然后将每一项代入得到的结果联合起来，得到string | number

总之，满足两个要点即可适用分配律：第一，参数是泛型类型，第二，代入参数的是联合类型

特殊的never

  // never是所有类型的子类型 
  type A1 = never extends 'x' ? string : number; // string

  type P<T> = T extends 'x' ? string : number;
  type A2 = P<never> // never

上面的示例中，A2和A1的结果竟然不一样，看起来never并不是一个联合类型，所以直接代入条件类型的定义即可，获取的结果应该和A1一直才对啊？

实际上，这里还是条件分配类型在起作用。never被认为是空的联合类型，也就是说，没有联合项的联合类型，所以还是满足上面的分配律，然而因为没有联合项可以分配，所以P<T>的表达式其实根本就没有执行，所以A2的定义也就类似于永远没有返回的函数一样，是never类型的。

防止条件判断中的分配

  type P<T> = [T] extends ['x'] ? string : number;
  type A1 = P<'x' | 'y'> // number 
  type A2 = P<never> // string

在条件判断类型的定义中，将泛型参数使用[]括起来，即可阻断条件判断类型的分配，此时，传入参数T的类型将被当做一个整体，不再分配。

在高级类型中的应用

Exclude

Exclude是TS中的一个高级类型，其作用是从第一个联合类型参数中，将第二个联合类型中出现的联合项全部排除，只留下没有出现过的参数。

示例：

type A = Exclude<'key1' | 'key2', 'key2'> // 'key1'

Exclude的定义是

type Exclude<T, U> = T extends U ? never : T

这个定义就利用了条件类型中的分配原则，来尝试将实例拆开看看发生了什么：

type A = `Exclude<'key1' | 'key2', 'key2'>`

// 等价于

type A = `Exclude<'key1', 'key2'>` | `Exclude<'key2', 'key2'>`

// =>

type A = ('key1' extends 'key2' ? never : 'key1') | ('key'2 extends 'key2' ? never : 'key2')

// =>

// never是所有类型的子类型
type A = 'key1' | never = 'key1'

Extract

高级类型Extract和上面的Exclude刚好相反，它是将第二个参数的联合项从第一个参数的联合项中提取出来，当然，第二个参数可以含有第一个参数没有的项。

下面是其定义和一个例子，有兴趣可以自己推导一下

type Extract<T, U> = T extends U ? T : never
type A = Extract<'key1' | 'key2', 'key1'> // 'key1'

Pick

extends的条件判断，除了定义条件类型，还能在泛型表达式中用来约束泛型参数

// 高级类型Pick的定义
type Pick<T, K extends keyof T> = {
    [P in K]: T[P]
}

interface A {
    name: string;
    age: number;
    sex: number;
}

type A1 = Pick<A, 'name'|'age'>
// 报错：类型“"key" | "noSuchKey"”不满足约束“keyof A”
type A2 = Pick<A, 'name'|'noSuchKey'>

Pick的意思是，从接口T中，将联合类型K中涉及到的项挑选出来，形成一个新的接口，其中K extends keyof T则是用来约束K的条件，即，传入K的参数必须使得这个条件为真，否则ts就会报错，也就是说，K的联合项必须来自接口T的属性。

以上就是ts中 extends 关键字的常用场景。

参考文献

https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/2/classes.html#extends-clauses
https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/2/objects.html#extending-types
https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/2/generics.html#generic-constraints
https://www.typescriptlang.org/docs/handbook/advanced-types.html#type-inference-in-conditional-types