Klasy abstrakcyjne w TypeScript: metody, właściwości, interfejs

Klasa abstrakcyjna to klasa bazowa oznaczona jako abstract. Nie da się jej utworzyć przez new, a może deklarować metody abstract bez ciała, które każda podklasa musi zaimplementować.

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

Shape udostępnia describe() każdej podklasie i zmusza każdą z nich do dostarczenia area(). Typ Shape[] przechowuje dowolną mieszankę podklas.

Klasy abstrakcyjnej nie można utworzyć

Wywołanie new na klasie abstrakcyjnej to błąd kompilacji, bo obiekt miałby metody bez implementacji:

// 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.

To reguła czasu kompilacji. abstract znika z wyniku, więc wyemitowana klasa Shape jest zwykłą klasą JavaScript i nieotypowany kod JavaScript nadal może wywołać new Shape(). Gdy biblioteka potrzebuje zabezpieczenia w czasie działania, konstruktor może sprawdzić 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

Metody i właściwości abstrakcyjne

Podklasa musi zaimplementować każdą abstrakcyjną składową albo sama być abstrakcyjna. Brak jednej z nich to błąd TS2515, który brzmi mniej więcej tak: Non-abstract class 'Square' does not implement inherited abstract member area from class 'Shape', albo TS2654 z listą wszystkich, gdy brakuje kilku.

Abstrakcyjne mogą być pola, gettery i metody, a do tego mogą być 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());

Metoda abstrakcyjna nie ma ciała; napisanie go to błąd TS1245 (Method 'x' cannot have an implementation because it is marked abstract). Klasa abstrakcyjna nie musi mieć żadnych abstrakcyjnych składowych: samo abstract po prostu blokuje bezpośrednie tworzenie instancji.

Wzorzec template method

Najczęstszy powód, by napisać klasę abstrakcyjną: klasa bazowa ustala kolejność kroków, a każda podklasa uzupełnia te kroki, które się różnią.

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 } ]

Klasy abstrakcyjne mogą być generyczne, jak tutaj, więc każda podklasa wybiera typ rekordu.

Abstrakcyjne typy konstruktorów

typeof Shape dla klasy abstrakcyjnej to konstruktor, którego nie wolno wywołać, więc parametr o typie typeof Shape nie może wykonać new c(). Gdy funkcja ma przyjmować klasy abstrakcyjne (na przykład żeby je zarejestrować albo sprawdzić instanceof), otypuj ją abstrakcyjną sygnaturą konstruktora:

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

abstract new przyjmuje zarówno klasy abstrakcyjne, jak i konkretne; zwykłe new przyjmuje tylko konkretne.

Klasa abstrakcyjna a interfejs

Praktyczna zasada: interfejs, gdy musisz tylko opisać kształt (najczęstszy przypadek, działa też dla literałów obiektowych), klasa abstrakcyjna, gdy podklasy współdzielą prawdziwą implementację i chcesz, żeby kompilator zmusił je do uzupełnienia luk. Te dwa rozwiązania dobrze się łączą: interfejs jako publiczny kontrakt, klasa abstrakcyjna jako wygodna baza, która go implementuje. Inne popularne porównanie znajdziesz w interfejsy a typy.

Częste błędy

• Klasa abstrakcyjna tam, gdzie wystarczy interfejs. Jeśli klasa bazowa nie ma kodu, jest interfejsem z dodatkowym narzutem w czasie działania i ograniczeniem do pojedynczego dziedziczenia.
• Próba użycia static abstract. To niedozwolone. Składowe statyczne nie mogą być abstrakcyjne.
• Oczekiwanie błędu w czasie działania po new na klasie abstrakcyjnej. Nie ma go, chyba że napiszesz sprawdzenie new.target.
• Wywoływanie metody abstrakcyjnej z konstruktora bazowego. Uruchamia się ona, zanim pola podklasy zostaną zainicjalizowane, więc implementacja widzi je jako undefined.