揭秘：TypeScript 类型系统是如何给代码穿上 “防弹衣” 的

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TypeScript 的类型系统就像一张精密的网，能在代码运行前就过滤掉大部分类型错误。刚开始用的时候总觉得是在给代码 "画地为牢"，但熟悉之后才发现，这张网其实是在给代码保驾护航。今天就来好好拆解一下，TS 是怎么给各种数据类型加上约束的，以及使用时要避开哪些坑。

一、基础数据类型

JavaScript 的基础类型有 number、string、boolean、null、undefined、symbol、bigint 这七种，TypeScript 对它们的类型检查直接又明确。

1. 显式类型注解

最直接的方式就是在变量声明时加上类型注解，用 : 连接变量名和类型：

let age: number = 25;
let name: string = "张三";
let isStudent: boolean = true;
let uid: symbol = Symbol("unique");
let bigNum: bigint = 100n;

一旦指定类型，变量就不能再接收其他类型的值：

age = "25"; // 报错：类型"string"不能赋值给类型"number"

2. 特殊的 null 和 undefined

null 和 undefined 比较特殊，它们既是值也是类型：

let empty: null = null;
let notDefined: undefined = undefined;

在默认的严格模式下，null 和 undefined 不能赋值给其他类型：

let num: number = null; // 报错，严格模式下不允许

如果想允许这种情况，可以在 tsconfig.json 里把 strictNullChecks 设为 false，或者用联合类型：

let num: number | null = null; // 合法
num = 123; // 也合法

3. 类型推断的妙用

其实很多时候不用显式写类型注解，TS 会根据初始值自动推断类型：

let count = 10; // 推断为 number 类型
count = "10"; // 报错
let message = "hello"; // 推断为 string 类型

这种 "无感化" 的类型检查，既保留了 JS 的灵活，又不失严谨。

二、引用数据类型

引用类型（对象、数组、函数等）的类型检查要复杂得多，TS 为此设计了一套完整的类型描述方案。

1. 对象类型

描述对象类型时，需要指定每个属性的类型：

let user: {
  name: string;
  age: number;
  isAdmin?: boolean; // 可选属性，加 ? 表示可以不存在
} = {
  name: "李四",
  age: 30
  // 可选属性可以不写
};

如果访问对象上不存在的属性，TS 会立刻报错：

user.gender; // 报错：属性"gender"不存在于类型"{...}"上

还可以用 readonly 标记只读属性，防止被修改：

let config: {
  readonly apiUrl: string;
  port: number;
} = {
  apiUrl: "https://api.example.com",
  port: 8080
};
config.apiUrl = "new url"; // 报错：只读属性不能修改

2. 数组类型

数组的类型注解有两种写法，推荐用 类型[]的形式：

let numbers: number[] = [1, 2, 3];
let strings: Array<string> = ["a", "b", "c"]; // 泛型写法

数组中的元素必须符合指定类型：

numbers.push("4"); // 报错：不能把 string 放进 number 数组

对于多维数组，可以这样写：

let matrix: number[][] = [
  [1, 2],
  [3, 4]
]; // 二维数组

3. 函数类型

函数的类型检查要同时关注参数和返回值：

// 函数声明式
function add(a: number, b: number): number {
  return a + b;
}
// 函数表达式
const multiply: (x: number, y: number) => number = (x, y) => {
  return x * y;
};

参数可以设置默认值，带默认值的参数会被自动识别为可选参数：

function greet(name: string, greeting: string = "Hello"): string {
  return `${greeting}, ${name}`;
}
greet("张三"); // 第二个参数用默认值

剩余参数的类型要用数组表示：

function sum(...nums: number[]): number {
  return nums.reduce((total, num) => total + num, 0);
}

三、高级类型

当基础类型满足不了需求时，TS 的高级类型就能派上用场了。

1. 联合类型

用 | 表示变量可以是多种类型中的一种：

let value: string | number;
value = "hello"; // 合法
value = 123; // 合法
value = true; // 报错：不在允许的类型范围内

常见用途是处理可能为 null 的值：

function printLength(str: string | null) {
  // 必须先判断类型才能安全使用
  if (str !== null) {
    console.log(str.length);
  } else {
    console.log("空值");
  }
}

2. 交叉类型

用 & 表示变量要同时满足多个类型的特征：

type Student = {
  id: number;
  name: string;
};
type Worker = {
  company: string;
  salary: number;
};
// 既要是学生也要是工作者
type StudentWorker = Student & Worker;
let sw: StudentWorker = {
  id: 1,
  name: "王五",
  company: "xxx",
  salary: 5000
}; // 必须包含所有属性

3. 接口

当对象类型比较复杂时，用接口（interface）来复用类型定义：

interface Product {
  id: number;
  name: string;
  price: number;
  discount?: number; // 可选属性
}
// 接口可以被继承
interface DigitalProduct extends Product {
  downloadUrl: string;
  fileSize: number;
}
let ebook: DigitalProduct = {
  id: 101,
  name: "TS 入门指南",
  price: 59,
  downloadUrl: "/books/ts-guide",
  fileSize: 2048
};

接口和类型别名（type）很像，但接口可以重复声明来扩展：

interface User {
  name: string;
}
interface User {
  age: number;
}

let user: User = {
  name: "赵六",
  age: 28
};

4. 枚举

枚举（enum）适合表示有明确取值范围的场景，比如状态码：

enum OrderStatus {
  PENDING, // 默认值 0
  PAID, // 1
  SHIPPED, // 2
  DELIVERED // 3
}
let status: OrderStatus = OrderStatus.PAID;

枚举值可以手动指定，后续值会自动递增：

enum Priority {
  LOW = 1,
  MEDIUM, // 2
  HIGH // 3
}

也可以用字符串枚举，更具可读性：

enum HttpMethod {
  GET = "GET",
  POST = "POST",
  PUT = "PUT"
}
function request(url: string, method: HttpMethod) {
  // ...
}
request("/users", HttpMethod.GET); // 比直接传字符串更安全

5.泛型

泛型就像类型层面的 "函数参数"，让我们能创建可复用的、适用于多种类型的组件，同时保持类型安全。它解决了 "既要通用又要类型严格" 的矛盾。

（1）泛型的基本用法

用 <T>（T 是约定俗成的名称，也可以用 U、V 等）表示 "类型变量"，在定义时不确定具体类型，使用时再指定：

// 定义一个泛型函数，返回传入的参数

function identity<T>(value: T): T {
    return value;
}

// 使用时自动推断类型
const num: number = identity(123);
const str: string = identity("hello");

// 也可以显式指定类型
const bool: boolean = identity<boolean>(true);

这里的 T 会根据传入的参数类型动态 "填充"，既保证了函数的通用性，又让输入和输出的类型严格一致。

（2）泛型在集合中的应用

处理数组、对象等集合类型时，泛型能精确描述元素类型：

// 泛型数组
function getFirstElement<T>(arr: T[]): T | undefined {
    return arr[0];
}

const numbers = [1, 2, 3];
const firstNum: number = getFirstElement(numbers); 

const strings = ["a", "b", "c"];
const firstStr: string = getFirstElement(strings); 

（3）泛型约束：给类型变量设边界

如果需要访问泛型参数的某个属性，可以用 extends 约束类型范围：

// 约束 T 必须有 length 属性
interface Lengthwise {
    length: number;
}

function logLength<T extends Lengthwise>(value: T): T {
    console.log(value.length); 
    return value;
}

logLength("hello"); 
logLength([1, 2, 3]); 
logLength(123); // 报错，数字没有 length

（4）泛型接口与类

泛型也能用于接口和类，让它们成为 "类型模板"：

// 泛型接口：定义一个键值对结构
interface KeyValuePair<K, V> {
    key: K;
    value: V;
}

// 使用时指定具体类型
const pair1: KeyValuePair<number, string> = { key: 1, value: "a" };
const pair2: KeyValuePair<string, boolean> = { key: "isValid", value: true };

// 泛型类：一个简单的栈结构

class Stack<T> {
    private items: T[] = [];
    
    push(item: T) {
        this.items.push(item);
    }
    
    pop(): T | undefined {
        return this.items.pop();
    }
}

const numberStack = new Stack<number>();
numberStack.push(1);
numberStack.push("2"); // 报错，只能推 number 类型

（5）泛型工具类型

TS 内置了很多基于泛型的工具类型，简化常见操作：

• Partial：将 T 的所有属性转为可选

• Readonly：将 T 的所有属性转为只读

• Pick<T, K>：从 T 中挑选出 K 对应的属性

interface User {
    name: string;
    age: number;
}

type PartialUser = Partial<User>; 
// 等价于 { name?: string; age?: number }

type ReadonlyUser = Readonly<User>;
// 等价于 { readonly name: string; readonly age: number }

四、特殊类型

有些场景下需要打破严格的类型约束，TS 提供了几个特殊类型来应对。

1. any

any 类型可以接收任何类型的值，也可以被赋值给任何类型，相当于关闭了 TS 的类型检查：

let anything: any = "hello";
anything = 123; // 合法
anything = true; // 合法
let num: number = anything; // 不报错

用 any 虽然灵活，但会失去 TS 的保护，尽量少用。常见用途是处理动态数据（比如 JSON 解析的未知结构）：

const data: any = JSON.parse('{"name": "test"}');

2. unknown

unknown 是比 any 更安全的类型，它可以接收任何类型的值，但不能直接赋值给其他类型，必须先做类型检查：

let value: unknown = "hello";
let str: string = value; // 报错：不能直接赋值
// 先判断类型才能使用
if (typeof value === "string") {
  str = value; // 合法
}

3. never

never 表示那些永远不会出现的值，比如抛出异常的函数：

function throwError(message: string): never {
  throw new Error(message);
  // 永远不会执行到 return
}

或者无限循环的函数：

function infiniteLoop(): never {
  while (true) {
    // ...
  }
}

never 常用在类型守卫中做全面性检查：

type OnlyStringOrNumber = string | number;
function handleValue(value: OnlyStringOrNumber) {
  if (typeof value === "string") {
    // 处理字符串
  } else if (typeof value === "number") {
    // 处理数字
  } else {
    // 如果漏了类型，这里会报错
    const _exhaustiveCheck: never = value;
  }
}

五、类型使用的注意事项

1. 不要过度使用 any

很多人 TS 时，遇到类型报错就用 any 解决，这相当于白用了 TS。比如处理后端返回的数据时，应该定义接口而不是用 any：

// 不好的做法
interface ApiResponse {
  data: any; // 丢失类型信息
}
// 好的做法
interface UserData {
  id: number;
  name: string;
}
interface ApiResponse {
  data: UserData;
}

2. 注意 null 和 undefined

默认开启 strictNullChecks 后，null 和 undefined 不会被自动视为其他类型的子类型。访问可能为 null 的属性时，必须先做判断：

function getLength(str: string | null) {
  // 错误写法：可能为 null 时不能直接访问属性
  // return str.length;
  // 正确写法
  return str?.length ?? 0;
}

3. 区分类型和接口

类型别名（type）和接口（interface）很多时候可以互换，但有几个区别：

• 接口可以重复声明扩展，类型别名不行

• 类型别名可以表示基本类型、联合类型等，接口只能表示对象类型

• 接口支持继承，类型别名需要用交叉类型模拟继承

一般来说，描述对象结构优先用接口，其他情况用类型别名。

4. 避免 "类型膨胀"

不要为了追求 "绝对类型安全" 而定义过于复杂的类型。比如一个简单的配置对象，没必要写成：

// 过度设计
interface Config {
  appName: string;
  port: number | string;
  enabled: boolean;
  // ... 20 个属性
}
// 其实可以先简单定义，后续再扩展
type SimpleConfig = {
  appName: string;
  [key: string]: any; // 允许其他任意属性
};

类型系统是工具，不是目的

TypeScript 的类型系统再强大，最终也是为了写出更可靠的代码。刚开始可能会觉得繁琐，但熟悉之后会发现，这些类型注解其实是在帮我们梳理代码逻辑。

不要为了用类型而用类型，也不要因为暂时的麻烦就放弃类型检查。找到适合自己项目的类型严格程度，才能让 TypeScript 真正发挥作用。

希望本文对你掌握TypeScript的类型检查起到帮助~