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深入理解TypeScript递归类型:构建深层可写属性并规避深度限制

碧海醫心

碧海醫心

发布时间:2025-10-29 18:36:22

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来源于php中文网

原创

深入理解TypeScript递归类型:构建深层可写属性并规避深度限制

本文深入探讨了在typescript中构建一个能够递归地提取类字段属性、排除函数、并正确处理可选性及各种嵌套数据结构(如对象、数组、map、set)的深层可写(deepwritable)类型。文章详细分析了导致“类型实例化深度过大”错误的原因,并提供了一种优化后的解决方案,确保类型安全和性能。

TypeScript深层可写类型:递归属性提取与深度限制规避

在TypeScript中,我们经常需要处理复杂的数据结构,特别是在需要修改对象部分属性时,保持类型安全至关重要。一个常见的需求是创建一个“深层可写”类型,它能够递归地遍历一个类的所有可写字段,同时排除方法(函数),并正确处理字段的可选性。然而,在实现此类递归类型时,我们可能会遇到TypeScript的“类型实例化深度过大且可能无限”(Type instantiation is excessively deep and possibly infinite)错误。本文将详细解析这个问题,并提供一个健壮的解决方案。

问题背景与挑战

我们的目标是为类的 set 方法提供一个类型安全的参数,该参数允许我们更新类的部分属性,且这些属性必须是可写的,并能深入到嵌套的对象、数组、Map和Set中。

初始尝试通常会涉及以下几个关键类型:

  1. IfEquals: 一个用于比较两个类型是否完全相等的辅助类型。
  2. WritableKeys: 筛选出类型 T 中非函数且非只读的属性键。
  3. DeepWritable: 核心递归类型,用于将 T 的所有可写属性转换为深层可写形式。

然而,在实现 DeepWritable 时,尤其是当它需要处理 Map、Set、数组以及普通对象等多种递归结构时,很容易触及TypeScript的类型检查深度限制,导致上述错误。

核心辅助类型

在深入解决递归问题之前,我们先定义一些基础的辅助类型:

// 1. IfEquals: 比较两个类型是否完全相等
type IfEquals =
  (() => T extends X ? 1 : 2) extends
  (() => T extends Y ? 1 : 2) ? A : B;

// 2. WritableKeys: 提取类型T中可写的(非函数、非只读)属性键
type WritableKeys = {
  [P in keyof T]: T[P] extends Function ? never : IfEquals<{ [Q in P]: T[P] }, { -readonly [Q in P]: T[P] }, P>
}[keyof T];

// 3. DeepWritablePrimitive: 定义深层可写类型中的基本类型
type DeepWritablePrimitive = undefined | null | boolean | string | number | Function;

WritableKeys 通过 IfEquals 巧妙地判断属性是否为只读,并通过 T[P] extends Function ? never : ... 排除函数类型。

解决“类型实例化深度过大”错误

原始的 DeepWritable 类型在处理 Map 和 Set 等复杂泛型时,可能因为检查顺序或内部实现方式导致递归深度过大。为了解决这个问题,我们需要优化 DeepWritable 的结构,特别是对不同数据结构的判断顺序。

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关键的改进点在于:

  1. Map类型的优先处理:将 Map 的检查放在 T extends (infer U)[] 之后但在 DeepWritableRecord 之前。这是因为 Map 类型本身是一个泛型接口,如果处理不当,可能导致编译器在递归解析时陷入困境。通过先检查 Map,我们可以更明确地引导编译器。
  2. 正确处理可选性:原始的 DeepWritableObject 在处理 WritableKeys 时可能会丢失属性的可选性。我们需要确保在构造新类型时保留原始属性的可选状态。

下面是优化后的 DeepWritable 及其辅助类型 DeepWritableRecord:

// 优化后的 DeepWritable 类型
type DeepWritable =
  | T extends DeepWritablePrimitive ? T // 基本类型直接返回
  : T extends (infer U)[] ? DeepWritable[] // 数组递归处理元素
  : T extends Map ? ( // 优先处理 Map 类型
      T extends Map ? Map> : never
    )
  : T extends Set ? Set> // Set 递归处理元素
  : DeepWritableRecord; // 其他对象类型递归处理

// 优化后的 DeepWritableRecord 类型,保留可选性
type DeepWritableRecord = {
  // 使用 Pick 筛选出可写键,并保留其原始的可选性
  [K in keyof Pick>]: DeepWritable
}

解释:

  • DeepWritable 类型现在首先检查基本类型,然后是数组。
  • 关键点:Map 的检查被提前。如果一个类型 T 是 Map 的实例,它会通过 Map 提取键 K 和值 V 的类型,然后递归地将值 V 转换为 DeepWritable
  • Set 类型的处理紧随其后。
  • 最后,对于所有不匹配上述条件的类型,我们将其视为普通对象,并委托给 DeepWritableRecord
  • DeepWritableRecord 使用 Pick> 来首先从原始类型 T 中选择那些可写的属性键,这样可以保留这些属性的原始可选性。然后,它递归地将这些属性的值转换为 DeepWritable

完整示例代码

让我们将这些类型应用到一个实际的类结构中:

// 辅助类型定义 (如上所示)
type IfEquals =
  (() => T extends X ? 1 : 2) extends
  (() => T extends Y ? 1 : 2) ? A : B;

type WritableKeys = {
  [P in keyof T]: T[P] extends Function ? never : IfEquals<{ [Q in P]: T[P] }, { -readonly [Q in P]: T[P] }, P>
}[keyof T];

type DeepWritablePrimitive = undefined | null | boolean | string | number | Function;

// 优化后的 DeepWritable 类型定义 (如上所示)
type DeepWritable =
  | T extends DeepWritablePrimitive ? T
  : T extends (infer U)[] ? DeepWritable[]
  : T extends Map ? (
      T extends Map ? Map> : never
    )
  : T extends Set ? Set>
  : DeepWritableRecord;

type DeepWritableRecord = {
  [K in keyof Pick>]: DeepWritable
}

// 示例类结构
class Base {
  // set 方法接受一个 Partial> 类型的参数
  set(data?: Partial>) {
    Object.assign(this, data);
  }
}

class Parent extends Base {
  name?: string; // 可选属性
  age: number = 0; // 必选属性
  readonly id: string = 'some-id'; // 只读属性,应被排除
  private _secret: string = 'secret'; // 私有属性,类型系统通常不直接处理,但如果通过公共方法暴露则需注意
  someMethod() { return 'hello'; } // 方法,应被排除
  arr?: Parent[]; // 嵌套数组
  dataMap?: Map; // 嵌套 Map
  dataList?: Set; // 嵌套 Set
}

const record = new Parent();

// 使用 set 方法更新属性
record.set({
  name: 'New Name', // 更新可选属性
  age: 30, // 更新必选属性
  // id: 'new-id', // 错误:'id' 是只读属性,已被 WritableKeys 排除
  // someMethod: () => 'new hello', // 错误:'someMethod' 是函数,已被 WritableKeys 排除
  arr: [{ // 嵌套数组
    name: 'Child 1',
    age: 5
  }, {
    name: 'Child 2',
    arr: [{ name: 'Grandchild 1' }] // 更深层次的嵌套
  }],
  dataMap: new Map([ // 嵌套 Map
    ['key1', { name: 'Map Child 1', age: 10 }],
    ['key2', { name: 'Map Child 2' }]
  ]),
  dataList: new Set(['item1', 'item2']) // 嵌套 Set
});

console.log(record);
console.log(record.arr?.[0]?.name); // Child 1
console.log(record.arr?.[1]?.arr?.[0]?.name); // Grandchild 1
console.log(record.dataMap?.get('key1')?.name); // Map Child 1

// 验证类型检查:尝试设置只读属性或方法会报错
// record.set({ id: 'test' }); // Error: Type '{ id: string; }' has no properties in common with type 'Partial>'.
// record.set({ someMethod: () => {} }); // Error: Type '{ someMethod: () => void; }' has no properties in common with type 'Partial>'.

注意事项与总结

  1. 类型检查顺序至关重要:在递归类型中,对不同数据结构的检查顺序会影响TypeScript的类型推断性能和是否触发深度限制。将 Map 等复杂泛型放在数组之后、普通对象之前处理,通常能有效规避“深度过大”错误。
  2. 保留可选性:使用 Pick> 结合 keyof 是一个优雅的方式,既能筛选出可写属性,又能保持这些属性在原始类型中的可选性。
  3. DeepWritablePrimitive 的作用:明确定义基本类型可以作为递归的终止条件,防止无限递归。
  4. 只读和函数属性的排除:WritableKeys 类型确保了我们只处理可修改的字段,提高了类型安全性。
  5. 私有属性:TypeScript的类型系统通常只关注公共(public)和受保护(protected)的属性。私有属性 (private) 在类型层面通常不会被 keyof T 捕获,因此不会被 DeepWritable 处理。

通过上述优化,我们成功构建了一个健壮的 DeepWritable 类型,它不仅能够递归地处理复杂的嵌套结构,排除不必要的属性,还能有效避免TypeScript的类型实例化深度限制,为应用程序提供了更强大的类型安全保障。

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