Абстрактные классы в TypeScript: методы, свойства, интерфейс

Абстрактный класс это базовый класс с пометкой abstract. Его нельзя создать через new, и он может объявлять абстрактные (abstract) методы без тела, которые обязан реализовать каждый подкласс.

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 делится методом describe() со всеми подклассами и заставляет каждый из них предоставить area(). Тип Shape[] вмещает любую смесь подклассов.

Экземпляр абстрактного класса создать нельзя

Вызов new для абстрактного класса это ошибка компиляции, потому что у объекта были бы методы без реализации:

// 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.

Это правило времени компиляции. abstract стирается из вывода, поэтому сгенерированный Shape это обычный класс JavaScript, и нетипизированный код на JavaScript всё равно может вызвать new Shape(). Если библиотеке нужна защита во время выполнения, конструктор может проверять 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

Абстрактные методы и свойства

Подкласс должен реализовать каждый абстрактный член или сам быть абстрактным. Пропуск одного члена это ошибка TS2515, которая выглядит как Non-abstract class 'Square' does not implement inherited abstract member area from class 'Shape', или TS2654 со списком всех, если пропущено несколько.

Абстрактными могут быть поля, геттеры и методы, и они могут быть 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());

У абстрактного метода нет тела; если его написать, будет ошибка TS1245 (Method 'x' cannot have an implementation because it is marked abstract). Абстрактному классу вообще не обязательно иметь абстрактные члены: abstract сам по себе просто запрещает прямое создание экземпляра.

Шаблонный метод

Самая частая причина писать абстрактный класс: базовый класс задаёт порядок шагов, а каждый подкласс заполняет шаги, которые различаются.

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 } ]

Абстрактные классы могут быть обобщёнными, как здесь, чтобы каждый подкласс выбирал тип записи.

Абстрактные типы конструкторов

typeof Shape для абстрактного класса это конструктор, который нельзя вызывать, поэтому параметр с типом typeof Shape не может выполнить new c(). Если функция должна принимать абстрактные классы (например, чтобы регистрировать их или проверять instanceof), типизируйте параметр абстрактной сигнатурой конструктора:

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 принимает и абстрактные, и конкретные классы; обычный new принимает только конкретные.

Абстрактный класс или интерфейс

Практическое правило: интерфейс, когда нужно только описать структуру (самый частый случай, и он работает и для объектных литералов), абстрактный класс, когда подклассы делят настоящую реализацию и вы хотите, чтобы компилятор заставил их заполнить пробелы. Их удобно сочетать: интерфейс для публичного контракта, абстрактный класс как удобная основа, которая его реализует. Другое частое сравнение см. в разделе interface или type.

Частые ошибки

• Абстрактный класс там, где хватило бы интерфейса. Если в базовом классе нет кода, это интерфейс с лишним весом во время выполнения и ограничением одиночного наследования.
• Попытка написать static abstract. Это запрещено. Статические члены не могут быть абстрактными.
• Ожидание ошибки во время выполнения от new для абстрактного класса. Её нет, если вы не напишете проверку new.target.
• Вызов абстрактного метода из базового конструктора. Он выполняется до инициализации полей подкласса, поэтому реализация видит их как undefined.