JavaScript 和 TypeScript 交叉口 —— 类型定义文件(*.d.ts)

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在 《从 JavaScript 到 TypeScript 系列》 文章我们已经学习了 TypeScript 相关的知识。
TypeScript 的核心在于静态类型，我们在编写 TS 的时候会定义很多的类型，但是主流的库都是 JavaScript 编写的，并不支持类型系统。那么如何让这些第三方库也可以进行类型推导呢？

这篇文章我们来讲解 JavaScript 和 TypeScript 的静态类型交叉口 —— 类型定义文件。

这篇文章首发于我的个人博客 《听说》。

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类型定义文件

在 TypeScript 中，我们可以很简单的，在代码编写中定义类型：

interface IBaseModel {
  say(keys: string[] | null): object
}

class User implements IBaseModel {
  name: string
  constructor (name: string) {
    this.name = name
  }
}

但是主流的库都是 JavaScript 编写的，TypeScript 身为 JavaScript 的超集，自然需要考虑到如何让 JS 库也能定义静态类型。

TypeScript 经过了一系列的摸索，先后提出了 tsd(已废弃)、typings(已废弃)，最终在 TypeScript 2.0 的时候重新整理了类型定义，提出了 DefinitelyTyped。

DefinitelyTyped 就是让你把 "类型定义文件(*.d.ts)"，发布到 npm 中，配合编辑器(或插件)，就能够检测到 JS 库中的静态类型。

类型定义文件的以 .d.ts 结尾，里面主要用来定义类型。

例如这是 jQuery 的类型定义文件 中一段代码（为了方便理解做了一些改动）

// 定义 jQuery 需要用到的类型命名空间
declare namespace JQuery {
    // 定义基本使用的类型
    type Selector = string;
    type TypeOrArray<T> = T | T[];
    type htmlString = string;
}

// 定义 jQuery 接口，jquery 是一个 包含 Element 的集合
interface JQuery<TElement extends Node = HTMLElement> extends Iterable<TElement> {
    length: number;
    eq(index: number): this;
    
    // 重载
    add(selector: JQuery.Selector, context: Element): this;
    add(selector: JQuery.Selector | JQuery.TypeOrArray<Element> | JQuery.htmlString | JQuery): this;
    
    children(selector?: JQuery.Selector): this;
    css(propertyName: string): string;
    html(): string;
}

// 对模块 jquery 输出接口
declare module 'jquery' {
    // module 中要使用 export = 而不是 export default
    export = jQuery;
}

类型定义

*.d.ts 编写起来非常简单，经过 TypeScript 良好的静态类型系统洗礼过后，语法学习成本非常低。

我们可以使用 type 用来定义类型变量：

// 基本类型
type UserName = string

// 类型赋值
type WebSite = string
type Tsaid = WebSite

可以看到 type 其实可以定义各种格式的类型，也可以和其他类型进行组合。

// 对象
type User = {
  name: string;
  age: number;
  website: WebSite;
}

// 方法
type say = (age: number) => string

// 类
class TaSaid {
  website: string;
  say: (age: number) => string;
}

当然，我们也可以使用 interface 定义我们的复杂类型，在 TS 中我们也可以直接定义 interface：

interface Application {
    init(): void
    get(key: string): object
}

interface 和 type(或者说 class) 很像。

但是 type 的含义是定义自定义类型，当 TS 提供给你的基础类型都不满足的时候，可以使用 type 自由组合出你的新类型，而 interface 应该是对外输出的接口。

type 不可以被继承，但 interface 可以：

interface BaseApplication {
    appId: number
}

export interface Application extends BaseApplication {
  init(): void
    get(key: string): object
}

declare

declare 可以创建 *.d.ts 文件中的变量，declare 只能作用域最外层：

declare var foo: number;
declare function greet(greeting: string): void;

declare namespace tasaid {
  // 这里不能 declare
  interface blog {
    website: 'http://tasaid.com'
  } 
}

基本上顶层的定义都需要使用 declare， class 也是：

declare class User {
  name: string
}

namespace

为防止类型重复，使用 namespace 用于划分区域块，分离重复的类型，顶层的 namespace 需要 declare 输出到外部环境，子命名空间不需要 declare。

// 命名空间
declare namespace Models {
  type A = number
  // 子命名空间
  namespace Config {
    type A = object
    type B = string
  }
}

type C = Models.Config.A

组合定义

上面我们只演示了一些简单的类型组合，生产环境中会包含许多复杂的类型定义，这时候我们就需要各种组合出强大的类型定义：

动态属性

有些类型的属性名是动态而未知的，例如：

{
  '10086': {
    name: '中国移动',
    website: 'http://www.10086.cn',
  },
  '10010': {
    name: '中国联通',
    website: 'http://www.10010.com',
  },
  '10000': {
    name: '中国电信',
    website: 'http://www.189.cn'
  }
}

我们可以使用动态属性名来定义类型：

interface ChinaMobile {
  name: string;
  website: string;
}

interface ChinaMobileList {
  // 动态属性
  [phone: string]: ChinaMobile
}

类型遍历

当你已知某个类型范围的时候，可以使用 in 和 keyof 来遍历类型，例如上面的 ChinaMobile 例子，我们可以使用 in 来约束属性名必须为三家运营商之一：

type ChinaMobilePhones = '10086' | '10010' | '10000'

interface ChinaMobile {
  name: string;
  website: string;
}

// 只能 type 使用， interface 无法使用
type ChinaMobileList = {
  // 遍历属性
  [phone in ChinaMobilePhones]: ChinaMobile
}

我们也可以用 keyof 来约定方法的参数

export type keys = {
  name: string;
  appId: number;
  config: object;
}

class Application {
  // 参数和值约束范围
  set<T extends keyof keys>(key: T, val: keys[T])
  get<T extends keyof keys>(key: T): keys[T]
}

集成发布

有两种主要方式用来发布类型定义文件到 npm：

1. 与你的 npm 包捆绑在一起(内置类型定义文件)
2. 发布到 npm 上的 @types organization

前者，安装完了包之后会自动检测并识别类型定义文件。
后者，则需要通过 npm i @types/xxxx 安装，这就是我们前面所说的 DefinitelyTyped ，用于扩展 JS 库的类型声明。

内置类型定义文件

内置类型定义就是把你的类型定义文件和 npm 包一起发布，一般来说，类型定义文件都放在包根目录的 types 目录里，例如 vue：

如果你的包有一个主 .js 文件，需要在 package.json 里指定主类型定义文件。

设置 types 或 typeings 属性指向捆绑在一起的类型定义文件。 例如包目录如下：

├── lib
│   ├── main.js
│   └── main.d.ts # 类型定义文件
└── package.json

// pageage.json
{
    "name": "demo",
    "author": "demo project",
    "version": "1.0.0",
    "main": "./lib/main.js",
    // 定义主类型定义文件
    "types": "./lib/main.d.ts"
}

如果主类型定义文件名是 index.d.ts 并且位置在包的根目录里，就不需要使用 types 属性指定了。

├── lib
│   └── main.js
├── index.d.ts # 类型定义文件
└── package.json

如果你发的包中，package.json 中使用了 files 字段的话（npm 会根据 files 配置的规则决定发布哪些文件），则需要手动把类型定义文件加入：

// pageage.json
{
  "files": [
    "index.js",
    "*.d.ts"
  ]
}

如果只发二级目录的话，把类型定义文件放到对应的二级目录下即可：

import { default as App } from 'demo/app'

发布到 @types organizatio

发布到 @types organizatio 的包表示源包没有包含类型定义文件，第三方/或原作者定义好类型定义文件之后，发布到 @types 中。例如 @types/express。

根据 DefinitelyTyped 的规则，和编辑器(和插件) 自动检测静态类型。

@types 下面的包是从 DefinitelyTyped 里自动发布的，通过 types-publisher 工具。

如果想让你的包发布为 @types 包，需要提交一个 pull request 到 https://github.com/DefinitelyTyped/DefinitelyTyped。

在这里查看详细信息 contribution guidelines page。

如果你正在使用 TypeScript，而使用了一些 JS 包并没有对应的类型定义文件，可以编写一份然后提交到 @types。

赠人玫瑰，手留余香。

发布到 @types organizatio 的包可以通过 TypeSearch 搜索检索，使用 npm install --save-dev @types/xxxx 安装：

更多细节请参阅 DefinitelyTyped。

其他

module

通常来说，如果这份类型定义文件是 JS 库自带的，那么我们可以直接导出模块：

interface User {}
export = User

而如果这份类型定义文件不是 JS 库自带的，而是第三方的，则需要使用 module 进行关联。

例如 jquery 发布的 npm 包中不包含 *.d.ts 类型定义文件，jquery 的类型定义文件发布在了 @types/jquery，所以类型定义文件中导出类型的时候，需要关联模块 jquery，意思就是我专门针对这个包做的类型定义：

interface jQuery {}
declare module 'jquery' {
    // module 中要使用 export = 而不是 export default
    export = jQuery;
}

从而解决了一些主流的 JS 库发布的 npm 包中没有类型定义文件，但是我们可以用第三方类型定义文件为这些库补充类型。

风格

经过一系列探索，个人比较推荐下面的编写风格，先看目录：

types
├── application.d.ts
├── config.d.ts
├── index.d.ts # 入口模块
└── user.d.ts

入口模块主要做这些事情：

1. 定义命名空间
2. 导出和聚合子模块

主出口文件 index.d.ts：

import * as UserModel from './user'
import * as AppModel from './application'
import * as ConfigModel from './config'

declare namespace Models {
  export type User = UserModel.User;
  export type Application = AppModel.Application;
  // 利用 as 抹平争议性变量名
  export type Config = ConfigModel.Config;
}

子模块无需定义命名空间，这样外部环境 (types 文件夹之外) 则无法获取子模块类型，达到了类型封闭的效果：

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