面试题：TypeScript类型兼容性之复杂类型与逆变协变

Question

在TypeScript中，考虑一个泛型类`GenericClass<T>`，它有一个方法`getValue(): T`。现在有两个类型`SubType`和`SuperType`，`SubType`是`SuperType`的子类型。定义`GenericClass<SubType>`和`GenericClass<SuperType>`，请深入分析它们之间的类型兼容性，包括在赋值操作、函数参数传递等场景下的表现，并结合TypeScript的逆变和协变规则进行详细说明。同时，假设`GenericClass`增加一个方法`setValue(value: T)`，这又会对类型兼容性产生怎样的影响，为什么？

Answer 1

1. 仅有 getValue(): T 方法时的类型兼容性分析

• 赋值操作：
  • 在TypeScript中，当一个类只有读取操作（如 getValue）时，它遵循协变规则。也就是说，GenericClass<SubType> 是 GenericClass<SuperType> 的子类型。可以将 GenericClass<SubType> 的实例赋值给 GenericClass<SuperType> 类型的变量。
  • 例如：

class SuperType {}
class SubType extends SuperType {}

class GenericClass<T> {
    getValue(): T {
        // 这里只是示例，实际返回值需要符合类型
        return null as any;
    }
}

let subClass: GenericClass<SubType> = new GenericClass<SubType>();
let superClass: GenericClass<SuperType> = subClass; // 这种赋值是允许的

• 函数参数传递：
  • 在函数参数位置，如果一个函数接受 GenericClass<SuperType> 类型的参数，那么也可以传递 GenericClass<SubType> 的实例。这同样是因为协变规则。
  • 例如：

function acceptSuperTypeClass(cls: GenericClass<SuperType>) {
    // 函数体
}

let subClass: GenericClass<SubType> = new GenericClass<SubType>();
acceptSuperTypeClass(subClass); // 这种传递是允许的

2. 增加 setValue(value: T) 方法后的类型兼容性分析

• 赋值操作：
  • 当类增加了 setValue 这样的写入操作后，它遵循逆变规则。此时，GenericClass<SuperType> 是 GenericClass<SubType> 的子类型，与只有 getValue 方法时情况相反。将 GenericClass<SuperType> 的实例赋值给 GenericClass<SubType> 类型的变量是允许的，但反过来不行。
  • 例如：

class SuperType {}
class SubType extends SuperType {}

class GenericClass<T> {
    getValue(): T {
        // 这里只是示例，实际返回值需要符合类型
        return null as any;
    }
    setValue(value: T) {
        // 这里只是示例，实际实现可能不同
    }
}

let superClass: GenericClass<SuperType> = new GenericClass<SuperType>();
let subClass: GenericClass<SubType> = superClass; // 这种赋值会报错
let superToSub: GenericClass<SubType> = new GenericClass<SuperType>(); // 这种赋值也会报错

let subClass2: GenericClass<SubType> = new GenericClass<SubType>();
let subToSuper: GenericClass<SuperType> = subClass2; // 这种赋值现在是不允许的

• 函数参数传递：
  • 在函数参数位置，如果一个函数接受 GenericClass<SubType> 类型的参数，那么可以传递 GenericClass<SuperType> 的实例。这是由于逆变规则。
  • 例如：

function acceptSubTypeClass(cls: GenericClass<SubType>) {
    // 函数体
}

let superClass: GenericClass<SuperType> = new GenericClass<SuperType>();
acceptSubTypeClass(superClass); // 这种传递现在是允许的

总结

• 当 GenericClass 仅有 getValue 方法时，由于协变规则，GenericClass<SubType> 可视为 GenericClass<SuperType> 的子类型，在赋值和函数参数传递上遵循协变特性。
• 当 GenericClass 增加了 setValue 方法后，由于逆变规则，GenericClass<SuperType> 可视为 GenericClass<SubType> 的子类型，赋值和函数参数传递的兼容性发生反转。这是因为写入操作（setValue）要求类型更加严格，需要确保传入的值与预期类型完全兼容或为其父类型，以避免类型安全问题。