第17章 类型检查机制（3）：类型保护

在TypeScript的开发旅程中，类型检查是确保代码质量、提高可维护性和可读性的关键一环。随着项目规模的扩大和复杂度的提升，我们不可避免地会遇到需要处理多种类型数据的场景。在这些情况下，TypeScript的类型系统提供了强大的工具来帮助我们安全地处理类型，而类型保护（Type Guards）就是其中的佼佼者。本章将深入探讨类型保护的概念、原理及其在实战中的应用。

1. 类型保护概述

类型保护是TypeScript中一种特殊的表达式，它允许开发者在运行时检查一个值的类型，从而确保在编译时能够安全地访问该值的特定属性或调用其方法，即使这些属性或方法在其他类型上可能不存在。通过类型保护，我们可以在不牺牲类型安全性的前提下，编写出更加灵活和强大的代码。

类型保护主要分为两种形式：用户自定义的类型保护和TypeScript内置的类型保护。用户自定义类型保护通常通过类型谓词（Type Predicates）实现，而内置类型保护则包括typeof类型保护、instanceof类型保护、in关键字类型保护以及通过is操作符的类型保护（如Array.isArray）。

2. 用户自定义类型保护

用户自定义类型保护是TypeScript中一个非常强大的特性，它允许我们根据特定的逻辑条件来断言一个值的类型。这通常通过给函数添加一个返回值为布尔值的类型谓词来实现，该类型谓词会明确指定当函数返回true时，传入参数的类型。

示例：判断字符串是否为数字类型

function isNumericString(value: any): value is string {
    return typeof value === 'string' && !isNaN(Number(value)) && !/^\s*$/.test(value);
}
// 使用
const input = "123";
if (isNumericString(input)) {
    console.log(input.length); // 编译通过，因为此时TypeScript认为input是string类型
}

在这个例子中，isNumericString函数是一个类型保护，它接受任意类型的value作为参数，并返回一个布尔值。该函数的类型谓词value is string告诉TypeScript，如果函数返回true，那么value就一定是一个字符串。这使得我们可以在if语句内部安全地访问input.length属性。

3. TypeScript内置类型保护

3.1 typeof 类型保护

typeof操作符在TypeScript中不仅可以用来在运行时判断一个值的类型，还可以结合类型保护在编译时提供更严格的类型检查。

function isString(value: any): value is string {
    return typeof value === 'string';
}
// 使用
const x = 123;
if (isString(x)) {
    // 这里TypeScript会报错，因为x不可能是string
    console.log(x.toUpperCase());
}

3.2 instanceof 类型保护

instanceof操作符用于检测一个构造函数的prototype属性是否出现在某个实例对象的原型链上。在TypeScript中，它可以用来作为类型保护，以确认一个对象是否是某个类的实例。

class Animal {
    move() {
        console.log('Animal moves');
    }
}
class Dog extends Animal {
    bark() {
        console.log('Dog barks');
    }
}
function isDog(a: Animal): a is Dog {
    return a instanceof Dog;
}
const myDog: Animal = new Dog();
if (isDog(myDog)) {
    myDog.bark(); // 编译通过，因为TypeScript认为myDog是Dog类型
}

3.3 in 关键字类型保护

in关键字可以用来检查对象上是否存在某个属性，虽然它本身不直接作为类型保护使用，但可以通过结合逻辑判断来间接实现类型保护的效果。

interface Square {
    kind: "square";
    size: number;
}
interface Circle {
    kind: "circle";
    radius: number;
}
type Shape = Square | Circle;
function getArea(shape: Shape): number {
    if ("size" in shape) {
        // 这里TypeScript推断shape为Square类型
        return shape.size * shape.size;
    } else if ("radius" in shape) {
        // 这里TypeScript推断shape为Circle类型
        return Math.PI * shape.radius * shape.radius;
    }
    throw new Error("Unknown shape");
}

4. 高级类型保护：类型断言与类型守卫的组合

在实际开发中，我们往往会将类型断言（Type Assertions）与类型保护结合使用，以处理那些TypeScript无法直接推断的类型信息。类型断言允许我们手动告诉TypeScript一个值的类型是什么，但这是一种相对危险的操作，因为它绕过了TypeScript的类型检查系统。因此，在使用类型断言之前，最好先用类型保护来确保类型的正确性。

示例：处理联合类型中的可选属性

interface Person {
    name: string;
    age?: number;
}
interface Employee extends Person {
    id: number;
    role: string;
}
type PersonOrEmployee = Person | Employee;
function getInfo(person: PersonOrEmployee): string {
    if ("id" in person) {
        // 通过类型保护，我们知道person一定是Employee类型
        return `Employee ${person.name} has ID ${person.id}`;
    } else {
        // 如果没有id属性，则默认使用Person类型
        return `Person ${person.name}${person.age ? `, ${person.age} years old` : ''}`;
    }
}
// 假设我们有以下数据
const emp: Employee = { name: "Alice", id: 1, role: "Engineer", age: 30 };
const psn: Person = { name: "Bob" };
console.log(getInfo(emp)); // 输出: Employee Alice has ID 1
console.log(getInfo(psn)); // 输出: Person Bob

5. 结论

类型保护是TypeScript中一个非常强大的特性，它允许我们在运行时根据值的类型来安全地访问其属性或方法，同时保持编译时的类型安全。通过用户自定义类型保护和TypeScript内置的类型保护（如typeof、instanceof、in关键字），我们可以编写出既灵活又健壮的代码。在实际开发中，合理运用类型保护可以显著提升代码的可读性和可维护性，减少运行时错误的发生。希望本章内容能帮助你更好地理解和应用TypeScript的类型保护机制。