在 TypeScript 中，類型系統(tǒng)支持“逆變（Contravariance）”、“協(xié)變（Covariance）”、“雙向協(xié)變（Bivariance）”和“不變（Invariance）”的概念，這些概念主要用于理解類型之間的兼容性，尤其是在函數(shù)參數(shù)和返回值之間的關(guān)系。

類型安全和型變

首先，TypeScript 通過(guò)在 JavaScript 上添加靜態(tài)類型系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)類型安全。類型安全意味著我們可以在編譯時(shí)檢測(cè)到可能的類型錯(cuò)誤，防止它們?cè)谶\(yùn)行時(shí)導(dǎo)致程序崩潰。例如，TypeScript 不允許將一個(gè) number 類型的值賦給一個(gè) boolean 類型的變量，也不允許調(diào)用某個(gè)對(duì)象上不存在的方法。

let isDone: boolean = true;
isDone = 1; // Error: Type '1' is not assignable to type 'boolean'.

let currentDate: Date = new Date();
currentDate.exec(); // Error: Property 'exec' does not exist on type 'Date'.

在這兩個(gè)例子中，TypeScript 的類型檢查機(jī)制會(huì)在編譯時(shí)報(bào)告錯(cuò)誤，從而保證了類型的正確性和代碼的可靠性。

然而，完全嚴(yán)格的類型安全有時(shí)會(huì)導(dǎo)致不便。例如，當(dāng)我們處理子類型和父類型時(shí)，TypeScript 允許一些 變通，以便在保證類型安全的前提下提供更大的靈活性。這種 變通 被稱為型變（Variance）。

在類型系統(tǒng)中，當(dāng)類型 A 和類型 B 存在繼承關(guān)系時(shí)，使用 A 的地方是否也能使用 B。型變?cè)诤瘮?shù)的參數(shù)和返回值中表現(xiàn)尤為明顯。型變通常包括以下四種類型：

• 協(xié)變（Covariance）：如果 A 是 B 的子類型，那么 F<A> 也是 F<B> 的子類型。換句話說(shuō)，F<A> 可以賦值給 F<B>。協(xié)變通常用于函數(shù)的返回值類型。
• 逆變（Contravariance）：如果 A 是 B 的子類型，那么 F<B> 是 F<A> 的子類型。換句話說(shuō)，F<B> 可以賦值給 F<A>。逆變通常用于函數(shù)的參數(shù)類型。

雙向協(xié)變（Bivariance）：TypeScript 中的一種特殊情況，允許函數(shù)參數(shù)類型既可以協(xié)變也可以逆變，雖然這種情況理論上不安全，但它是為了保持實(shí)際代碼的兼容性。

不變（Invariance）：F<A> 既不是 F<B> 的子類型，也不是其超類型。換句話說(shuō)，F<A> 和 F<B> 是完全不兼容的類型。

協(xié)變

在 TypeScript 中，協(xié)變 主要是指在處理泛型、函數(shù)類型、數(shù)組等結(jié)構(gòu)時(shí)，允許子類型被視為其父類型。簡(jiǎn)言之，協(xié)變?cè)试S子類型可以賦值給父類型，這是最常見(jiàn)的類型兼容性規(guī)則。

泛型默認(rèn)是協(xié)變的，這就以為著如果 B 是 A 的子類型，那么 T<B> 也是 T<A> 的子類型。

例如，假設(shè)我們有一個(gè)泛型接口 Box<T>：

class Animal {}
class Dog extends Animal {}

interface Box<T> {
  value: T;
}

let animalBox: Box<Animal>;
let dogBox: Box<Dog> = { value: new Dog() };

animalBox = dogBox; // 合法，協(xié)變

他們相互賦值是不會(huì)錯(cuò)的，雖然這倆類型不一樣，但是依然是類型安全的。

在這個(gè)例子中，Box<Dog> 可以賦值給 Box<Animal>，因?yàn)?Dog 是 Animal 的子類型。這種關(guān)系在 TypeScript 的類型系統(tǒng)中是允許的，因?yàn)樗蠀f(xié)變的規(guī)則。

除了在類中，函數(shù)和數(shù)組中也都是可以協(xié)變的：

class Animal {}
class Dog extends Animal {}

type AnimalFactory = () => Animal;
type DogFactory = () => Dog;

let createAnimal: AnimalFactory;
let createDog: DogFactory = () => new Dog();

createAnimal = createDog; // 合法，協(xié)變

class Animal {}
class Dog extends Animal {}

let dogs: Dog[] = [new Dog(), new Dog()];
let animals: Animal[];

animals = dogs; // 合法，協(xié)變

協(xié)變?cè)?TypeScript 中非常重要，因?yàn)樗试S類型系統(tǒng)具有更大的靈活性。協(xié)變?cè)试S你在不違反類型安全的情況下，靈活地使用繼承結(jié)構(gòu)中的子類型和父類型。

在使用泛型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，協(xié)變?cè)试S我們?cè)诓挥绊戭愋桶踩那闆r下，處理更廣泛的類型。例如，List<Dog> 可以在 List<Animal> 的上下文中使用，因?yàn)?Dog 是 Animal 的子類型。協(xié)變使得函數(shù)可以返回更具體的類型而不影響函數(shù)的兼容性，這有助于設(shè)計(jì)靈活且類型安全的接口。例如，你可以在接口的實(shí)現(xiàn)中返回一個(gè)更具體的類型，而不需要更改接口本身的簽名。

雖然協(xié)變提供了很多靈活性，但是在某些情況下也可能會(huì)帶來(lái)問(wèn)題，例如數(shù)組的協(xié)變可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤，例如在使用 push 操作的時(shí)候，它可能會(huì)破壞數(shù)組的類型一致性，從而導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)報(bào)錯(cuò)：

class Animal {}
class Dog extends Animal {}
class Cat extends Animal {}

let animals: Animal[] = [new Dog()];
animals.push(new Cat()); // 合法，但可能不是預(yù)期的行為

在這個(gè)例子中，animals 原本是 Dog[] 類型，但由于數(shù)組的協(xié)變，Cat 實(shí)例被推入了這個(gè)數(shù)組，這可能會(huì)導(dǎo)致一些不一致的問(wèn)題。

逆變

在 TypeScript 中，逆變 是指，如果類型 A 是類型 B 的父類型（A <: B），那么在函數(shù)參數(shù)的位置上，類型 B 可以賦值給類型 A。換句話說(shuō)，逆變?cè)试S父類型的函數(shù)參數(shù)賦值給子類型的函數(shù)參數(shù)。

在函數(shù)參數(shù)中的逆變，我們可以考慮以下類繼承結(jié)構(gòu)：

class Animal {
  speak() {
    console.log("Animal sound");
  }
}

class Dog extends Animal {
  speak() {
    console.log("Bark");
  }
}

假設(shè)我們有兩個(gè)函數(shù)類型，一個(gè)接受 Animal 作為參數(shù)，另一個(gè)接受 Dog 作為參數(shù)：

type AnimalHandler = (animal: Animal) => void;
type DogHandler = (dog: Dog) => void;

在逆變的情況下，AnimalHandler 可以賦值給 DogHandler。這是因?yàn)?Dog 是 Animal 的子類型，因此處理 Animal 的函數(shù)也可以處理 Dog。

let handleAnimal: AnimalHandler = (animal: Animal) => {
  animal.speak();
};

let handleDog: DogHandler;

handleDog = handleAnimal; // 合法，逆變

在這個(gè)例子中，handleAnimal 可以處理任何 Animal，包括 Dog。因此，我們可以將 handleAnimal 賦值給 handleDog，這在類型系統(tǒng)中是安全的。

逆變的直觀理解是，你可以將處理較寬泛類型的函數(shù)賦值給處理更具體類型的函數(shù)。如果一個(gè)函數(shù)能夠處理 Animal，那么它肯定能夠處理 Dog，因?yàn)?Dog 是 Animal 的一種特殊化形式。

在 TypeScript 中，型變通常用于描述類型在不同上下文中的傳遞方式。逆變與協(xié)變是相對(duì)的：

• 協(xié)變：子類型可以賦值給父類型。例如，Dog 是 Animal 的子類型，那么 Dog 類型的值可以賦值給 Animal 類型的變量。
• 逆變：父類型可以賦值給子類型。例如，Animal 是 Dog 的父類型，那么接受 Animal 參數(shù)的函數(shù)可以賦值給接受 Dog 參數(shù)的函數(shù)。

在 React 中，事件處理函數(shù)是逆變的一種典型應(yīng)用。當(dāng)你在一個(gè)通用的事件處理器中使用更廣泛的事件類型時(shí)，逆變可以確保你的事件處理器適用于子類型事件。

例如，考慮一個(gè)處理 MouseEvent 的事件處理器：

type MouseEventHandler = (event: React.MouseEvent<HTMLButtonElement>) => void;

如果我們有一個(gè)更通用的事件處理函數(shù)，它可以處理任意的 DOM 事件，那么它可以被安全地用作處理特定的 MouseEvent：

type AnyEventHandler = (event: React.SyntheticEvent) => void;

const handleEvent: AnyEventHandler = (event) => {
  console.log(event);
};

const handleMouseEvent: MouseEventHandler = handleEvent; // 合法，逆變

在這個(gè)例子中，handleEvent 可以處理任何 SyntheticEvent，其中包括 MouseEvent，所以它可以被賦值給 handleMouseEvent。這就是逆變的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用：更廣泛的處理函數(shù)可以用于處理更具體的事件類型。

在使用高階組件時(shí)，逆變也可能發(fā)揮作用。高階組件（HOC）是接受一個(gè)組件并返回一個(gè)新組件的函數(shù)。在處理高階組件時(shí)，如果傳遞給 HOC 的組件的屬性是某種類型的父類型，那么 HOC 返回的組件可以安全地接受更具體的子類型屬性。

假設(shè)你有一個(gè)高階組件 withLogging，它可以將日志功能添加到任何組件中：

function withLogging<P>(Component: React.ComponentType<P>): React.FC<P> {
  return (props: P) => {
    console.log("Rendering", Component.name);
    return <Component {...props} />;
  };
}

如果你有一個(gè)組件 DogComponent 接受 Dog 類型的屬性，那么你可以將 withLogging 應(yīng)用于 DogComponent，并返回一個(gè)同樣接受 Dog 屬性的組件：

interface Dog {
  name: string;
  breed: string;
}

const DogComponent: React.FC<Dog> = ({ name, breed }) => (
  <div>
    {name} is a {breed}
  </div>
);

const LoggedDogComponent = withLogging(DogComponent);

// 使用 LoggedDogComponent
<LoggedDogComponent name="Rex" breed="Labrador" />;

在這里，withLogging 的參數(shù)類型是泛型 P，而 Dog 是 P 的一個(gè)具體實(shí)例。由于 TypeScript 支持逆變，因此即使 P 是父類型，它也可以接受子類型 Dog 的參數(shù)，這使得 LoggedDogComponent 可以安全地使用 Dog 類型的屬性。

逆變 是 TypeScript 中的一種型變，允許父類型的函數(shù)參數(shù)賦值給子類型的函數(shù)參數(shù)。它保證了類型安全，因?yàn)樘幚砀割愋偷暮瘮?shù)可以適用于子類型，而不會(huì)引發(fā)類型錯(cuò)誤。這通常用于函數(shù)參數(shù)類型的兼容性處理，確保函數(shù)的靈活性和擴(kuò)展性。

雙向協(xié)變

在類型系統(tǒng)中，協(xié)變?cè)试S子類型賦值給父類型，逆變則允許父類型賦值給子類型。雙向協(xié)變是 TypeScript 中的一種特殊行為，它允許函數(shù)參數(shù)的類型既可以協(xié)變，也可以逆變。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，雙向協(xié)變?cè)试S你在處理函數(shù)參數(shù)類型時(shí)，既可以將子類型賦值給父類型，也可以將父類型賦值給子類型。

假設(shè)我們有兩個(gè)類 Animal 和 Dog，Dog 繼承自 Animal：

class Animal {
  speak() {
    console.log("Animal sound");
  }
}

class Dog extends Animal {
  speak() {
    console.log("Bark");
  }
}

現(xiàn)在我們定義兩個(gè)函數(shù)類型，一個(gè)接受 Dog 作為參數(shù)，另一個(gè)接受 Animal 作為參數(shù)：

type DogHandler = (dog: Dog) => void;
type AnimalHandler = (animal: Animal) => void;

根據(jù)雙向協(xié)變的規(guī)則，TypeScript 允許我們將 DogHandler 賦值給 AnimalHandler，也允許我們將 AnimalHandler 賦值給 DogHandler：

let handleDog: DogHandler = (dog: Dog) => {
  dog.speak();
};

let handleAnimal: AnimalHandler = (animal: Animal) => {
  animal.speak();
};

handleAnimal = handleDog; // 合法，協(xié)變
handleDog = handleAnimal; // 合法，逆變

在這個(gè)例子中，handleAnimal 可以處理 Animal 類型的參數(shù)，而 handleDog 只處理 Dog 類型的參數(shù)。盡管從理論上來(lái)說(shuō)，將 handleAnimal 賦值給 handleDog 可能存在類型安全問(wèn)題（handleAnimal 可能接受 Cat，而 handleDog 只能處理 Dog），但 TypeScript 允許這種賦值操作。

考慮一個(gè)更復(fù)雜的例子，其中我們有一個(gè)函數(shù)接受另一個(gè)函數(shù)作為參數(shù)：

function processAnimal(handler: (a: Animal) => void): void {
  const animal = new Animal();
  handler(animal);
}

function processDog(handler: (d: Dog) => void): void {
  const dog = new Dog();
  handler(dog);
}

根據(jù)雙向協(xié)變的規(guī)則，processDog 可以接受 processAnimal 中的函數(shù)作為參數(shù)，反之亦然：

processDog((dog: Dog) => {
  console.log(dog.speak());
}); // 合法

processAnimal((animal: Animal) => {
  console.log(animal.speak());
}); // 合法

在這里，盡管 processAnimal 接受的是 Animal 類型的參數(shù)，而 processDog 只處理 Dog 類型，但 TypeScript 允許這種相互賦值。

雖然雙向協(xié)變使得代碼更靈活，但它也可能引發(fā)類型安全問(wèn)題。特別是在處理繼承關(guān)系較為復(fù)雜的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。

function handleAnyAnimal(animal: Animal): void {
  console.log("Handling an animal");
}

function handleOnlyDog(dog: Dog): void {
  console.log("Handling a dog");
}

let dogHandler: (d: Dog) => void = handleAnyAnimal; // 合法，但可能不安全
dogHandler(new Dog()); // 正常
dogHandler(new Animal()); // 運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤，因?yàn)?Animal 不是 Dog

在這個(gè)例子中，將 handleAnyAnimal 賦值給 dogHandler 是合法的，因?yàn)?TypeScript 允許這種雙向協(xié)變。然而，當(dāng)我們嘗試傳遞一個(gè) Animal（而不是 Dog）給 dogHandler 時(shí)，可能會(huì)引發(fā)運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。

不變

在類型系統(tǒng)中，不變 是指某個(gè)類型不能在子類型和父類型之間相互替換。具體來(lái)說(shuō)，如果你有一個(gè)泛型類型 T<A> 和 T<B>，即使 A 是 B 的子類型，T<A> 也不能賦值給 T<B>，反之亦然。這種嚴(yán)格的類型匹配規(guī)則被稱為不變。

考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的泛型類：

class Animal {
  name: string;
}

class Dog extends Animal {
  breed: string;
}

class Cat extends Animal {
  color: string;
}

interface Box<T> {
  content: T;
}

let animalBox: Box<Animal> = { content: new Animal() };
let dogBox: Box<Dog> = { content: new Dog() };
let catBox: Box<Cat> = { content: new Cat() };

在不變的規(guī)則下，盡管 Dog 是 Animal 的子類型，但 Box<Dog> 不能賦值給 Box<Animal>，同樣 Box<Animal> 也不能賦值給 Box<Dog>：

animalBox = dogBox; // 錯(cuò)誤，Box<Dog> 不能賦值給 Box<Animal>
dogBox = animalBox; // 錯(cuò)誤，Box<Animal> 不能賦值給 Box<Dog>

這就是不變的體現(xiàn)。TypeScript 要求 Box<Animal> 和 Box<Dog> 必須是完全一致的類型，任何嘗試在這些類型之間進(jìn)行賦值都會(huì)導(dǎo)致類型錯(cuò)誤。

不變是一種型變規(guī)則，要求類型在所有上下文中必須嚴(yán)格匹配。比如我想要一只鴨子，你不能給我一個(gè)碗對(duì)吧，碗又不能吃。

總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了 TypeScript 類型系統(tǒng)中的四種型變概念：協(xié)變、逆變、雙向協(xié)變 和 不變，以及它們?cè)陬愋桶踩挽`活性方面的作用。

• 協(xié)變：允許子類型賦值給父類型，常見(jiàn)于函數(shù)的返回值和數(shù)組類型。協(xié)變使得類型系統(tǒng)更加靈活，例如，List<Dog> 可以在需要 List<Animal> 的地方使用。
• 逆變：允許父類型賦值給子類型，常見(jiàn)于函數(shù)的參數(shù)類型。逆變確保了類型系統(tǒng)的靈活性和安全性，比如將處理 Animal 的函數(shù)賦值給處理 Dog 的函數(shù)。
• 雙向協(xié)變：一種特殊情況，允許函數(shù)參數(shù)類型既可以協(xié)變也可以逆變，盡管這可能引發(fā)類型安全問(wèn)題。雙向協(xié)變?cè)?TypeScript 中存在主要是為了保持與 JavaScript 的兼容性。
• 不變：要求類型在所有上下文中嚴(yán)格匹配，不能在子類型和父類型之間相互替換。這種嚴(yán)格的類型檢查確保了類型系統(tǒng)的安全性，但也減少了靈活性。

理解這些型變概念能夠幫助開(kāi)發(fā)者在 TypeScript 中編寫(xiě)既靈活又安全的代碼，尤其是在處理復(fù)雜的類型關(guān)系和函數(shù)參數(shù)時(shí)。它們?yōu)槲覀兲峁┝艘粋€(gè)平衡類型安全性和代碼靈活性的工具。

到此這篇關(guān)于TypeScript 類型兼容(逆變、協(xié)變、雙向協(xié)變和不變)的實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)TypeScript 類型兼容內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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