上帝视角看 TypeScript

原创一个脑洞很大的程序员脑洞前端 8月5日

TypeScript 魔法课

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这是脑洞前端第「99」篇原创文章

TypeScript 的学习资料非常多，其中也不乏很多优秀的文章和教程。但是目前为止没有一个我特别满意的。原因有：

它们大多数没有一个清晰的主线，而是按照 API 组织章节的，内容在逻辑上比较零散。
大多是“讲是什么，怎么用“，而不是”讲为什么，讲原理“。
大多数内容比较枯燥，趣味性比较低。都是干巴巴的文字，没有图片，缺乏能够引起强烈共鸣的例子。

因此我的想法是做一套不同市面上大多数的 TypeScript 学习教程。以人类认知的角度思考问题，学习 TypeScript，通过通俗易懂的例子和图片来帮助大家建立 TypeScript 世界观。而本篇文章则是这个系列的开篇。

系列安排：

上帝视角看 TypeScript（就是本文）
TypeScript 类型系统
什么是 types？什么是 @types？
类型推导，类型断言与类型保护
你不知道的 TypeScript 泛型（万字长文，建议收藏）（已发布）
TypeScript 练习题
TypeScript 配置文件该怎么写？
TypeScript 是如何与 React，Vue，Webpack 集成的？

目录将来可能会有所调整。

注意，我的系列文章基本不会讲 API，因此需要你有一定的 TypeScript 使用基础，推荐两个学习资料。

深入理解 TypeScript https://jkchao.github.io/typescript-book-chinese/
官方文档 https://www.typescriptlang.org/docs/home

结合这两个资料和我的系列教程，掌握 TypeScript 指日可待。

接下来，我们通过几个方面来从宏观的角度来看一下 TypeScript。

从输入输出上来看

如果我们把 Typescript 编译器看成一个黑盒的话。其输入则是使用 TypeScript 语法书写的文本或者文本集合。

640?wx_fmt=jpeg

如果几个文本有引用关系，比如 a.ts 依赖 foo.ts 和 bar.ts，其就是一个文本集合。

（文本集合）

输出是编译之后的 JS 文件和 .d.ts 的声明文件。

其中 JS 是将来需要运行的文件，而 .d.ts 声明文件则是 ts 文件中的类型声明，这个类型声明就是你在 ts 文件中声明的类型和 TypeScript 类型推导系统推导的类型。当然你也可以自己写 .d.ts 声明文件。

从功能上来看

从宏观的视角来看，TypeScript 的功能就是：

提供了丰富的类型系统。

最简单的就是变量名:类型 = 值

const a: Number = 1;

除了这些基本类型，还提供了函数类型，复合类型等。

提供了类型操作 API。TypeScript 不但提供内置类型，用户也可以利用集合操作和泛型对类型操作从而生成新的类型。

对每一种类型的属性和方法都进行了定义。

比如 String 类型有 toString 方法，但是没有 toFixed 方法，这就是 lib.d.ts 定义的。这样我在 String 类型的变量上使用 toFixed 方法就会报错，达到了“类型检查”的作用。

小提示：lib.d.ts 的内容主要是一些变量声明（如：window、document、math）和一些类似的接口声明（如：Window、Document、Math）。你可以通过 --noLib 来关闭这一功能

提供了模块系统（module，namespace）。
提供了更加方面的 API，比如 class（这在 ES6 class 出来之前尤其好用），装饰器等。

TypeScript 编译器是如何工作的？

上面已经讨论了 TypeScript 编译器的输入和输出。那黑盒内部是怎么工作呢？这里我简单介绍一下：

TypeScript 文本首先会被解析为 token 流。这个过程比较简单，就是单纯地按照分隔符去分割文本即可。

接着 token 流会被转换为 AST，也就是抽象语法树。

binder 则根据 AST 信息生成 Symbol（TypeScript 中的一个数据结构）。拿上面的图来说，就是 number 节点。
当我们需要类型检查的时候， checker 会根据前面生成的 AST 和 symbols 生成类型检查结果。
当我们需要生成 JS 文件的时候，emitter 同样会根据前面生成的 AST 和 symbols 生成 JS 文件。

总的来说，TypeScript 就是一门语言，和 Java，Python，C++ 等类似。只不过这门语言主要目标就是为了弥补 JavaScript 弱类型带来的问题的。因此设计语言的出发点就是：

静态类型系统
可以编译成 JavaScript

因此 TypeScript 是一门最终编译为 JavaScript 的语言（当然还有类型文件）。既然是一门语言，就涉及词法分析，语法分析等流程。由于相对 JavaScript 增加了很多功能，其中最主要的就是类型系统。因此 TypeScript 的分析工作要比 JavaScript 更加复杂，集中体现在 binder 和 checker 部分。

由于提供了静态类型，因此就需要提供一些内置类型给我们用，比如 number，string，Array 等。但是这并不能满足我们的所有需求，我们需要自定义类型，因此有了 type，有了 interface 等。后来我们又发现自定义的类型重复代码太多，要是类型也可以通过编程生成新的类型就好了，于是有了集合运算和泛型。

代码都放到一起不方便维护，要是可以放到不同文件，需要用的时候组装起来就好了，于是有了模块化。我用了别人的用 TypeScript 开发的库，如果也能有类型校验就好了，于是有了 types。

其实这些都是有因果关系的，如果你可以牢牢地掌握这些因果关系，那么学起来还不是易如反掌？

TypeScript 编译原理 https://jkchao.github.io/typescript-book-chinese/compiler/overview.html
Bring your own TypeScript with more internal definitions https://github.com/basarat/byots
Compiler Internals https://github.com/microsoft/TypeScript/wiki/Compiler-Internals
TypeScript 编译器是用 TypeScript 写的，那是先有编译器还是 TS https://github.com/azl397985856/fe-interview/issues/135

上帝视角看 TypeScript