TypeScript 中的“品牌类型”（Branding Types）：string & { __brand: 'UserId' }

引言

TypeScript 是一种由 Microsoft 开发的开源编程语言，它是 JavaScript 的一个超集，添加了静态类型和基于类的面向对象编程特性。在 TypeScript 中，类型系统提供了强大的类型检查功能，可以帮助开发者提前发现潜在的错误。本文将深入探讨 TypeScript 中的“品牌类型”（Branding Types），特别是 string & { __brand: 'UserId' } 这种类型。

什么是品牌类型？

在 TypeScript 中，品牌类型是一种特殊的类型，它通过联合类型和自定义属性来创建。品牌类型的主要目的是为了在运行时区分不同的类型，即使它们在编译时看起来是相同的。

联合类型

联合类型允许一个变量可以具有多种类型。例如，let x: string | number 允许 x 同时是字符串或数字。

自定义属性

自定义属性是 TypeScript 中的一种特性，允许在类型上添加非类型属性。这些属性在编译时会被忽略，但在运行时仍然存在。

品牌类型示例

type UserId = string & { __brand: 'UserId' };
type UserName = string & { __brand: 'UserName' };

let userId: UserId = "12345";
let userName: UserName = "John Doe";

console.log(userId.__brand); // 输出: UserId
console.log(userName.__brand); // 输出: UserName

在上面的示例中，UserId 和 UserName 都是由字符串和自定义属性 __brand 组成的品牌类型。尽管它们在编译时看起来相同，但在运行时，我们可以通过 __brand 属性来区分它们。

品牌类型的应用场景

品牌类型在 TypeScript 中有很多应用场景，以下是一些常见的例子：

数据验证

品牌类型可以用于数据验证，确保传入的数据符合预期的类型。

function validateUserId(userId: UserId): boolean {
  return userId.__brand === 'UserId';
}

console.log(validateUserId("12345")); // 输出: true
console.log(validateUserId("John Doe")); // 输出: false

类型转换

品牌类型可以用于类型转换，将一个类型转换为另一个类型。

function convertToUserId(userId: string): UserId {
  return userId + " & { __brand: 'UserId' }";
}

console.log(convertToUserId("12345").__brand); // 输出: UserId

数据结构

品牌类型可以用于构建复杂的数据结构，例如对象或数组。

type User = {
  id: UserId;
  name: UserName;
};

let user: User = {
  id: "12345" + " & { __brand: 'UserId' }",
  name: "John Doe" + " & { __brand: 'UserName' }",
};

console.log(user.id.__brand); // 输出: UserId
console.log(user.name.__brand); // 输出: UserName

品牌类型的局限性

尽管品牌类型在 TypeScript 中非常有用，但它们也有一些局限性：

性能开销

品牌类型在运行时会有一些性能开销，因为需要处理额外的属性。

代码可读性

品牌类型可能会降低代码的可读性，特别是对于不熟悉 TypeScript 的开发者。

实际案例：用户管理系统

以下是一个使用品牌类型的实际案例：用户管理系统。

数据模型

type UserId = string & { __brand: 'UserId' };
type UserName = string & { __brand: 'UserName' };

interface User {
  id: UserId;
  name: UserName;
}

数据验证

function validateUserId(userId: string): boolean {
  return userId.__brand === 'UserId';
}

function validateUserName(userName: string): boolean {
  return userName.__brand === 'UserName';
}

数据存储

class UserRepository {
  private users: User[] = [];

  addUser(user: User): void {
    this.users.push(user);
  }

  getUsers(): User[] {
    return this.users;
  }
}

类型转换

function convertToUserId(userId: string): UserId {
  return userId + " & { __brand: 'UserId' }";
}

function convertToUserName(userName: string): UserName {
  return userName + " & { __brand: 'UserName' }";
}

总结

品牌类型是 TypeScript 中一种强大的类型特性，它可以帮助开发者创建具有特定品牌的类型。通过结合联合类型和自定义属性，品牌类型可以在编译时和运行时区分不同的类型。本文介绍了品牌类型的概念、应用场景、局限性以及一个实际案例，希望对读者有所帮助。

附录：代码示例

以下是本文中提到的代码示例的完整版本：

type UserId = string & { __brand: 'UserId' };
type UserName = string & { __brand: 'UserName' };

function validateUserId(userId: string): boolean {
  return userId.__brand === 'UserId';
}

function validateUserName(userName: string): boolean {
  return userName.__brand === 'UserName';
}

function convertToUserId(userId: string): UserId {
  return userId + " & { __brand: 'UserId' }";
}

function convertToUserName(userName: string): UserName {
  return userName + " & { __brand: 'UserName' }";
}

interface User {
  id: UserId;
  name: UserName;
}

class UserRepository {
  private users: User[] = [];

  addUser(user: User): void {
    this.users.push(user);
  }

  getUsers(): User[] {
    return this.users;
  }
}

let userId: UserId = "12345" + " & { __brand: 'UserId' }";
let userName: UserName = "John Doe" + " & { __brand: 'UserName' }";

console.log(validateUserId(userId)); // 输出: true
console.log(validateUserId(userName)); // 输出: false

console.log(convertToUserId("12345").__brand); // 输出: UserId
console.log(convertToUserName("John Doe").__brand); // 输出: UserName

let user: User = {
  id: "12345" + " & { __brand: 'UserId' }",
  name: "John Doe" + " & { __brand: 'UserName' }",
};

console.log(user.id.__brand); // 输出: UserId
console.log(user.name.__brand); // 输出: UserName

let userRepository = new UserRepository();
userRepository.addUser(user);

console.log(userRepository.getUsers()); // 输出: [{ id: '12345 & { __brand: 'UserId' }', name: 'John Doe & { __brand: 'UserName' }' }]

希望这些代码示例能够帮助读者更好地理解 TypeScript 中的品牌类型。