索引类型与keyof操作符

什么是索引类型

索引类型是TypeScript中一种强大的类型操作工具，它允许我们基于对象属性的类型来创建新类型。简单来说，索引类型让我们能够"查询"对象属性的类型，然后基于这些类型构建新的类型。

在TypeScript中，索引类型通常与keyof操作符一起使用，形成一种类型查询和映射的机制。这种组合为我们提供了在类型级别操作对象属性的能力。

keyof操作符详解

keyof是TypeScript中的一个重要操作符，它能够获取一个类型的所有键名组成的联合类型。其基本语法为：

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keyof T

其中T是一个类型，keyof T的结果是T的所有公共属性名的联合类型。

基本用法示例

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interface Person {
  name: string;
  age: number;
  address: string;
}

type PersonKeys = keyof Person; 
// 等同于: "name" | "age" | "address"

索引访问类型

索引访问类型（Indexed Access Types）允许我们使用一个类型的属性名来查找该属性的类型：

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type NameType = Person['name'];  // string
type AgeType = Person['age'];    // number

我们也可以结合keyof使用：

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type PersonValueTypes = Person[keyof Person]; 
// string | number

实际应用场景

1. 类型安全的属性访问函数

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function getProperty<T, K extends keyof T>(obj: T, key: K): T[K] {
  return obj[key];
}

const person: Person = { name: "Alice", age: 30, address: "123 Main St" };
const name = getProperty(person, "name"); // string
const age = getProperty(person, "age");   // number
// getProperty(person, "notExist"); // 错误: "notExist"不是Person的键

2. 映射类型的基础

索引类型是映射类型的基础，许多内置工具类型（如Partial、Readonly等）都依赖于索引类型：

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type Partial<T> = {
  [P in keyof T]?: T[P];
};

3. 约束泛型参数

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function updateObject<T, K extends keyof T>(obj: T, key: K, value: T[K]) {
  obj[key] = value;
}

高级用法

1. 嵌套对象的键

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interface ComplexObject {
  id: number;
  info: {
    name: string;
    createdAt: Date;
  };
}

type InfoKeys = keyof ComplexObject['info']; // "name" | "createdAt"

2. 与条件类型结合

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type StringProperties<T> = {
  [K in keyof T]: T[K] extends string ? K : never;
}[keyof T];

type PersonStringKeys = StringProperties<Person>; // "name" | "address"

3. 与模板字面量类型结合（TS 4.1+）

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type Getters<T> = {
  [K in keyof T as `get${Capitalize<string & K>}`]: () => T[K];
};

type PersonGetters = Getters<Person>;
// {
//   getName: () => string;
//   getAge: () => number;
//   getAddress: () => string;
// }

常见问题与解决方案

1. 处理可能不存在的键

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type SafeAccess<T, K extends string> = K extends keyof T ? T[K] : never;

function safeGet<T, K extends string>(obj: T, key: K): SafeAccess<T, K> {
  return obj[key as keyof T]; // 需要类型断言
}

2. 处理索引签名

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interface Dictionary<T> {
  [key: string]: T;
}

type DictKeys = keyof Dictionary<number>; // string | number
// 注意：number是因为JavaScript对象的键总是被转换为字符串

总结

索引类型和keyof操作符是TypeScript类型系统中极为强大的工具，它们允许我们在类型级别对对象属性进行操作和转换。通过它们，我们可以：

获取对象所有键的联合类型
查询特定属性的类型
创建类型安全的访问和操作函数
构建复杂的映射类型

掌握这些概念将显著提升你的TypeScript技能，使你能够编写更加类型安全和灵活的代码。