الأصناف المجردة (Abstract Class) في TypeScript مقابل Interface

الصنف المجرد صنف أساسي يحمل abstract. لا يمكن إنشاؤه بـ new، ويمكنه تعريف توابع abstract بلا جسم، يجب على كل صنف فرعي تنفيذها.

abstract class Shape {
    abstract area(): number; // no body: subclasses provide it

    describe(): string {
        // Concrete methods can call abstract ones.
        return `${this.constructor.name} with area ${this.area().toFixed(2)}`;
    }
}

class Circle extends Shape {
    constructor(private r: number) {
        super();
    }
    area(): number {
        return Math.PI * this.r ** 2;
    }
}

class Rect extends Shape {
    constructor(private w: number, private h: number) {
        super();
    }
    area(): number {
        return this.w * this.h;
    }
}

const shapes: Shape[] = [new Circle(1), new Rect(2, 3)];
for (const s of shapes) console.log(s.describe());
// Circle with area 3.14
// Rect with area 6.00

يشارك Shape التابع describe() مع كل الأصناف الفرعية ويُلزم كلًا منها بتوفير area(). والنوع Shape[] يحمل أي مزيج من الأصناف الفرعية.

لا يمكن إنشاء نسخة من صنف مجرد

استدعاء new على صنف مجرد خطأ ترجمة، لأن الكائن سيحمل توابع بلا تنفيذ:

// This does not compile: Shape is abstract.
abstract class Shape {
    abstract area(): number;
}

const s = new Shape();
console.log(s.area());

index.ts(6,11): error TS2511: Cannot create an instance of an abstract class.

هذه قاعدة وقت الترجمة. يُحذف abstract من الناتج، فيكون Shape المولَّد صنف JavaScript عاديًا، ويستطيع كود JavaScript بلا أنواع أن يستدعي new Shape(). حين تحتاج مكتبة إلى حماية وقت التشغيل، يمكن لدالة البناء أن تفحص new.target:

abstract class Plugin {
    constructor() {
        if (new.target === Plugin) {
            throw new TypeError("Plugin is abstract; extend it");
        }
    }
    abstract run(): string;
}

class Hello extends Plugin {
    run(): string {
        return "hello";
    }
}

console.log(new Hello().run()); // hello

التوابع والخصائص المجردة

يجب على الصنف الفرعي تنفيذ كل عضو مجرد، أو أن يكون هو نفسه مجردًا. نسيان واحد هو الخطأ TS2515، ونصه مثل Non-abstract class 'Square' does not implement inherited abstract member area from class 'Shape'، أو TS2654 الذي يسردها كلها حين ينقص أكثر من عضو.

يمكن أن تكون الحقول والـ getters والتوابع كلها مجردة، ويمكن أن تكون protected:

abstract class Report {
    abstract readonly title: string;          // abstract property
    protected abstract rows(): string[];      // only for subclasses

    abstract get footer(): string;            // abstract getter

    render(): string {
        return [this.title, ...this.rows(), this.footer].join("\n");
    }
}

class SalesReport extends Report {
    readonly title = "Sales Q1";

    protected rows(): string[] {
        return ["Jan: 120", "Feb: 95", "Mar: 140"];
    }

    get footer(): string {
        return "Total: 355";
    }
}

console.log(new SalesReport().render());

التابع المجرد بلا جسم؛ وكتابة جسم له هي الخطأ TS1245 (Method 'x' cannot have an implementation because it is marked abstract). ولا يلزم أن يحتوي الصنف المجرد أي عضو مجرد إطلاقًا: abstract وحده يمنع إنشاء النسخ مباشرة.

نمط Template Method

هذا أشيع سبب لكتابة صنف مجرد: يحدد الصنف الأساسي ترتيب الخطوات، ويملأ كل صنف فرعي الخطوات التي تختلف.

abstract class Importer<T> {
    // The algorithm lives here, once.
    import(raw: string): T[] {
        const lines = raw.trim().split("\n");
        const records = lines.map((line) => this.parse(line));
        return records.filter((r) => this.isValid(r));
    }

    protected abstract parse(line: string): T;

    // A default subclasses may override.
    protected isValid(_record: T): boolean {
        return true;
    }
}

type Person = { name: string; age: number };

class PersonImporter extends Importer<Person> {
    protected parse(line: string): Person {
        const [name, age] = line.split(",");
        return { name, age: Number(age) };
    }

    protected override isValid(p: Person): boolean {
        return !Number.isNaN(p.age);
    }
}

console.log(new PersonImporter().import("Ada,36\nBob,x\nCy,29"));
// [ { name: 'Ada', age: 36 }, { name: 'Cy', age: 29 } ]

يمكن أن تكون الأصناف المجردة عامة (generic)، كما هنا، فيختار كل صنف فرعي نوع السجل.

أنواع دوال البناء المجردة

النوع typeof Shape لصنف مجرد هو دالة بناء لا يُسمح لك باستدعائها، فالمعامل من النوع typeof Shape لا يستطيع تنفيذ new c(). حين يجب أن تقبل دالة أصنافًا مجردة (مثلًا لتسجيلها أو لفحص instanceof)، حدد نوعها بتوقيع إنشاء مجرد:

abstract class Animal {
    abstract sound(): string;
}
class Dog extends Animal {
    sound(): string {
        return "woof";
    }
}

type AbstractCtor<T> = abstract new (...args: never[]) => T;
type Ctor<T> = new () => T;

function isKind<T>(value: unknown, kind: AbstractCtor<T>): value is T {
    return value instanceof kind;
}

function create<T>(kind: Ctor<T>): T {
    return new kind();
}

const pet = create(Dog);     // fine: Dog is concrete
console.log(pet.sound());    // woof
console.log(isKind(pet, Animal), isKind("cat", Animal)); // true false
// create(Animal) is an error: Animal is abstract

يقبل abstract new الأصناف المجردة والفعلية معًا؛ أما new العادي فلا يقبل إلا الأصناف الفعلية.

الصنف المجرد مقابل Interface

القاعدة العملية: interface حين تحتاج فقط إلى وصف شكل (الحالة الأكثر شيوعًا، ويعمل مع كائنات الـ literal أيضًا)، وصنف مجرد حين تتشارك الأصناف الفرعية تنفيذًا حقيقيًا وتريد أن يُلزمها المترجم بملء الفراغات. ويجتمعان جيدًا: interface للعقد العام، وصنف مجرد كأساس مريح يطبّقه. راجع الـ interfaces مقابل الأنواع للمقارنة الشائعة الأخرى.

أخطاء شائعة

• استخدام صنف مجرد حيث يكفي interface. إن لم يكن في الصنف الأساسي كود، فهو interface بعبء إضافي وقت التشغيل وقيد الوراثة الواحدة.
• تجربة static abstract. غير مسموح. الأعضاء الثابتة لا يمكن أن تكون مجردة.
• توقّع خطأ وقت التشغيل من new على صنف مجرد. لا يوجد خطأ ما لم تكتب فحص new.target.
• استدعاء تابع مجرد من دالة البناء الأساسية. يعمل قبل تهيئة حقول الصنف الفرعي، فيراها التنفيذ undefined.