{singhi}
TS 中何时使用“never”与“unknown”类型
Philadelphia's Magic Gardens. This place was so cool!
Philadelphia's Magic Gardens. This place was so cool!

TypeScript 在版本 2.0 和 3.0 分别引入了 “never” 和 “unknown” 两个基本类型。这完善了 TS 类型系统的基础性和全面性。TypeScript 严格遵循了类型设计原则;同时,它也是一门实用主义语言,它引入的每一个特性都有其实际用途,这包括 neverunknown。欲准确理解这些特性的用法,我们首先要问“究竟什么是类型?”。

以集合理论作解

当你深入去思考一下何为“类型”,你会发现,所谓之“类型”,乃不过为可能取得值之集合。举个例子,Typescript 中, 类型 string 乃全部字符串的集合。类型 Date 乃全部 Date 实例的集合,而类型 Iterable<T> 乃全部实现了接口 Iterable 并对迭代项目约束以指定类型 T 的对象的集合。

Typescript 对基本类型的设计执念于集合理论,此外,它还有并集(union)和 交集(intersection)等高级类型。类型 string | number 就是一个 “union” 类型,因为它表达的是全部字符串的集合与全部数值集合的合并。

Philadelphia's Magic Gardens. This place was so cool!
Philadelphia's Magic Gardens. This place was so cool!

因为 string | number 包含了全部的 string 和 全部的 number,故它是类型 stringnumber 的超级类型(supertype)。

unknown 是某些值的集合,任何值都能冠以类型 unknown。这意味着 unknown 是一切类型的超级类型(supertype)。这就是为什么 unknown 被称为顶端类型。

Philadelphia's Magic Gardens. This place was so cool!
Philadelphia's Magic Gardens. This place was so cool!

集合(或曰类型,可视作同义词)unknown 包含了一切其它集合。

never 是一个空集合,任何值都不能冠以类型 never。实际上,如果你将某个值的类型解析为 never,系统将提出抗议,因为这么做存在矛盾之处。空集合可包含于任何非空集合,因此 never 是一切其它非空类型的子集合。这就是为什么 never 被称为底端集合。

底端和顶端集合可分别借助操作符 union|) 和 intersection&)来识别,比如,给定类型 T,则:

T | never => T
T & unknown => T

这可类比于,任何数加上 0 并不改变这个数,任何数乘以 1 亦如此。0 是可用加法来识别,而 1 则可以用乘法来识别。

任何集合与空集合作并运算,并不对该集合有所改变,因此 never 可以 unions 运算识别;而交集运算是取两个集合的相同部分,但是 unknown 包含了一切,因此 unknown 可以 intersection 运算识别。

因为只有类型 never 能够在类型 union 运算中得到识别,下面我们将看到它在一些情况下的不可或缺性。

never 用于那些永不可发生的情况

我们来写一段代码,它用于发出一个网络请求,但是因为花费时间过久而失败。我们可以使用 Promise.race 来将这个持有网络请求返回值的 promise 和另一个在给定时间之内就会被 rejectpromise 合并起来。以下为第二个 promise 的构造函数:

function timeout(ms: number): Promise<never> {
  return new Promise((_, reject) => {
    setTimeout(() => reject(new Error("Timeout!")), ms)
  })
}

注意返回值 promise 的解析值类型,因为这个 promise 决不会调用 resolve,我们可以使用 any 作为其类型,这并无冲突。但是我们既然可以具体到类型 never,何不用之?

现在来看看对超时的操作:

async function fetchPriceWithTimeout(tickerSymbol: string): Promise<number> {
  const stock = await Promise.race([
    fetchStock(tickerSymbol),
    timeout(3000)
  ])
  return stock.price
}

很完美!但是编译器如何推断 Promise.race 的返回值类型呢?race 取最先被 settled 的那个 promise,在这个例子中,Promise.race 的签名应该像这样:

function race<A, B>(inputs: [Promise<A>, Promise<B>]): Promise<A | B>

返回的 promise 所解析值的类型是两个 promise 解析值类型的合集,上述例子中,fetchStocktimeout 为输入,因此它们的解析值的类型 A{ price: number },而 Bnever,因此,函数输出的 promise 解析值类型为 { price: number } | never。 因为 neverunions 运算的识别因子,故返回值可简化为 { price: number },这正是我们希望的。

如果我们不使用 never 作为 timeout 的返回值类型,那么,我们不可能表达得如此干净利索。如果我们使用 any,那么我们将失去类型检查的好处,因为 { price: number } | anyany 等同。

如果我们使用 unknown,那么 stock 的类型将会是 { price: number } | unknown,也就是 unknown。如此,我们就不能访问到属性 price,因为,price 属性信息已经丢失。

用 never 来收敛条件类型 (conditional type)

你会经常看到,never 被用于条件类型,以排除掉不需要的情况。举个例子吧,下面这些条件类型从函数的类型定义中抽离出参数和返回值的类型:

type Arguments<T> = T extends (...args: infer A) => any ? A : never
type Return<T> = T extends (...args: any[]) => infer R ? R : never

function time<F extends Function>(fn: F, ...args: Arguments<F>): Reurn<F> {
  console.time()
  const result = fn(...args)
  console.timeEnd()
  return result
}

T 是函数类型,则编译器推断其参数类型和返回值类型。但如果 T 不是函数类型,那么 ArgumentReturn 返回者便无以感知。这里,我们使用的是 never 来约束,如此,我们可得编译时 error:

// Error: Type '3' is not assignable to type 'never'
const x: Return<"not a function type"> = 3

对于收敛(narrowing)联合类型(union type),条件类型堪为可用。在 TS 库中,NonNullable 类型即是例证,它将 nullundefined 类型从 T 中排除。其定义大概如此:

type NonNullable<T> = T extends null | undefined ? never : T

条件类型能对联合类型作分布处理,此所以上述代码可行。类似形为 T extends U ? X : Y 类型者,T 代表一未知集合,施以条件,则可对组成 T 的子集以此二元运算,然后将结果合并,以得结果。

// if T = A | B
T extends U ? X : T == (A extends U ? X : A) | (B extends U ? X : B)

可以看到,在每一个分支里,子集都按照二元运算或替换以新的类型、或维持原类型。

因而,类型 NonNullable<string | null> 可按照如下几步解析:

type NullOrUndefined = null | undefined
type NonNullable<string | null> 
  // The conditional distributes over each branch in `string | null`
  == (string extends NullOrUndefined ? never : string) | (null extends  NullOrUndefined ? never : null)
  // The conditional in each union branch is resolved
  == string | never
  // `never` factors out of the resulting union type
  == string

结果为,对于给定的集合(类型) TNonNullable 生成一个更小的集合,这里使用 never 将无需的类型排除掉。

使用 unknown 代表万物

任何值都能冠以 unknown 类型,因此,任何集合包含于 unknown 中。在不便更明确地指定类型时,可使用之。举个例子,pretty-printing 函数能接收一切类型的值:

function prettyPrint(x: unknown): string {
  if (Array.isArray(x)) {
    return "["+ x.map(prettyPrint).join(", ") +"]"
  }
  if (typeof x === "string") {
    return `"${x}"`
  }
  if (typeof x === "number") {
    return String(x)
  }
  return "etc."
}

直接使用 unknown 没什么意义,但是你可借助“类型守卫”在块级作用域内收敛类型,并由此获得准确的类型检查。

TS 3.0 之前,定义 prettyPrint 函数参数 x 类型为 any 极为可取。类型收敛如 unknown 一样,可用于 any。在将 x 的类型收敛于 Array 类型的块级域中,类型检查允许我们访问到 xmapjoin 方法。我们使用 unknown 类型好处之一就是类型检查会对任何成员访问施以错误提醒,而 any 无此提醒。

import isArray from  'isarray'

function prettyPrint(x: any): string {
  if (isArray(x)) { // isArray 非类型守卫
    return "[" + x.map(prettyPrint).join(", ")
  }
  return "ect."
}

isarray 无类型定义,故而无法使函数 isArray 为类型守卫。但我们很可能使用了 isarray 而未能发现问题,为什么呢?因为,isArray 非类型守卫,而我们将 x 限制于类型 any,因而在 if 块级域内,x 仍为 any。这导致 TS 编译器在此无法捕获到 x 的类型,而如果我们将 x 限制以 unknown 情况将有所不同:

Object is of type “unknown”

使用 unknown 更加安全!

如何在 never、unknown、any 之间作出选择

prettyPrint 函数的参数类型与上述函数 timeout 所返回 promise 的解析值的类型都可冠以 any。不同之处是,timeoutpromise 的解析值不是任意的,因为它根本不可能解析出任何值。

  • 在那些将或既不能取得任何值的地方,使用 never
  • 在那些将或既取得任意值,但不知类型的地方,请使用 unknown
  • 除非你有意忽略类型检查,不要使用 any

总之,你应该尽量使用具体的类型。never 是最具体的类型,因为没有哪个集合比空集合更小了;而 unknown 是最弱的类型,因为它包含了全部可能的值。any 则不为集合,它破坏了类型检查,因此请尽量不要使用 any