[TypeScript] 10 分鐘學會 TS 中必會的 5 種型別防禦 Type Guard
Type Guard
會希望寫這篇文章，是有鑑於在學習 TypeScript 後，很常遇到在參數可以輸入多個型別，但卻可能會使用到不同的方法或屬性時，總是會遇到各種困難。為了了解並避免未來遇到這種狀況時，變成一位 any 工程師，因此先寫下這篇文章以供參考。
本文大綱
- 為什麼會需要型別防禦（Type Guard）？
- 聯合型別的特性與用途與型別防禦的關聯。
- 五種常見的型別防禦判斷方式。
- 結論與延伸。
就讓我們開始來了解，TypeScript 中五種常見的型別防禦方式吧！
為什麼會需要型別防禦（Type Guard）？
在撰寫 TypeScript 的過程中，很常會遇到「我希望參數可以輸入不同的資料型別，但各自的資料卻有不同的方法」。
例如下面的例子：
interface Car {
drive(): void;
stop(): void;
}
interface Airplane {
fly(): void;
stop(): void;
}
// 下面函式會報錯，之後也會說明如何修正
function getStarted(vehicle: Car | Airplane): Car | Airplane {
if (vehicle.drive) vehicle.drive;
else vehicle.fly;
}
上述的例子是，我們有 Car 和 Airplane 兩個函式，我們各自希望他在 getStart 被呼叫時，可以啟動各自的方法。
那這和 Type Guard 有什麼關係？而之所以需要處理 Type Guard 的原因，就是因為我們的參數 vehicle 有兩種，因此需要特別進行判斷。
開始說明前，也簡單說明 TypeScript 的聯合型別是什麼。
聯合型別的特性與型別防禦（Type Guard）的關聯
聯合型別（Union Type）允許一個變數屬於多種型別之一，提供了靈活處理不同型別值的能力。例如，let myVar: string | number; 聲明了一個變數 myVar，它可以存儲字符串或數字型別的值。這在處理如使用者輸入、API 資料回傳等中特別有用，讓我們能夠在限縮變數的型別時，又保留了一些彈性。
但也因為參數的不確定，導致函式內部的方法也無法確定一定可以運作。大家多少有類似的經驗，例如使用 map 渲染一個 List，結果在輸入參數為其中一種，但相對應呼叫的物件卻沒有該方法時，就會讓程式意外出現 Error。
接下來，就讓我們來介紹常見的五種型別判斷，並說明使用時機為何。
- 使用型別斷言處理聯合型別
- 利用型別謂詞（Type Predicates）判定精確型別
- 使用 in 來判斷是否為特定屬性或方法
- 使用 typeof 簡化型別檢查
- 運用 instanceof 處理類別型別
1. 使用型別斷言處理聯合型別
每一個需要使用其屬性的地方，都需要使用斷言來確認其型別。
型別斷言是一種 TypeScript 語法，讓開發者告訴編譯器，用以確定變數的具體型別。例如，我們有一個變數 value 是 string | number 型別。
如果 value 是 string，就可以使用型別斷言的關鍵字 as，將 value 斷言為 string，例如：
let strValue = value as string;
當使用斷言 as 後，後續就可以安全地使用 string 的方法，例如 toUpperCase() 等。但如果在當下無法判斷是否一定為特定型別，就需要在每一處都寫上 as。
實際案例：
// 除非使用斷言，不然就會報錯
function getStarted(vehicle: Car | Airplane): Car | Airplane {
if ((vehicle as Car).drive) {
(vehicle as Car).drive();
} else if ((vehicle as Airplane).fly) {
(vehicle as Airplane).fly();
}
}
因為上述的 vehicle 如果沒有使用斷言，TS 並不確定他一定會有該屬性。因此如果直接使用 vehicle.drive() 就會報錯。
2. 利用型別謂詞判定精確型別
型別謂詞是 TypeScript 中一個高級功能，它允許在函數中定義一個返回值為特定型別謂詞的表達式。這種方法非常適合於實現自定義 Type Guard。可以看到上述的方式，就算使用判斷式讓程式不會出錯，仍舊需要使用大量的斷言，這會導致程式碼難以閱讀。
透過 Type Guards 的型別謂詞（Type Predicates），可以有效優化程式碼的結構。要定義一個 Type Guard，其實只需要使用一個函式來處理即可。他需要返回一個型別謂詞，簡單來說就是返回一個 boolean，藉以確認是否屬於該屬性。
如何定義型別謂詞（Type Predicates）？
返回的parameterName is Type這個形式便是型別謂詞，且parameterName必須為參數之一。
關鍵在於 vehicle is Car 這一段型別謂詞，透過 is 來確定其型別。若返回 true 代表 vehicle 是 Car 型別，TS 便會協助縮減型別；反之則為 Airplane。
function isCar(vehicle: Car | Airplane): vehicle is Car {
return (vehicle as Car).drive !== undefined;
}
應用型別謂詞後的差異
透過 isCar 限縮型別，下面的例子便可以順利使用，而不需要使用斷言：
// 'drive' 和 'fly' 都不會報錯了
if (isCar(vehicle)) vehicle.drive();
else vehicle.fly();
需要特別注意，此處因為僅有 Car 和 Airplane，因此才可以使用 else 直接指定為 Airplane 型別，不然如果有三種類型，就一樣需要 else if 來判斷類型，不然 TS 一樣會不知道是哪一種。
3. 使用 in 來判斷是否為特定屬性或方法
若要簡化並確認特定物件中，是否有所屬的屬性或方法，可以使用 in。其使用方法為 n in x，n 為樣板字面值（Template Literal）或字串（String），而 x 則為聯合類型（Union Type）。
若返回 true，代表其擁有一個必須或可選且存在的特定屬性或方法；若為 false 則為一個可選屬性或不存在的 n 屬性。
實際程式碼
if ("drive" in vehicle) vehicle.drive();
else vehicle.fly();
透過 JavaScript 內建的 in 方法，就能夠判斷該物件裡是否有 drive 屬性，進而提升程式碼的可閱讀性，也避免了必須使用斷言的問題。
4. 使用 typeof 簡化型別檢查
typeof 運算子是 JavaScript 中的一個原生功能，TypeScript 擴展了其用途作為一種簡單的 Type Guard。如果我們要判斷原始型別如：
stringnumberSymbolboolean
以上四種類型，可以直接使用 typeof 來進行判斷。且 Type Guard 只會判別以上四種類型，且只有以下兩種形式：
typeof T === "number"typeof T !== "number"。
當然，我們還是可以和其他的字串比較，但 Type Guard 不會視為判斷基準。結合上面的型別謂詞用法，可以使用如下的形式：
function isString(test: any): test is string {
return typeof test === "string";
}
5. 運用 instanceof 處理類別型別
instanceof 運算子是另一種原生 JavaScript 功能，用於檢查一個對象是否為特定類別或其子類別的實例。在 TypeScript 中，它可以用作 Type Guard，特別是當處理某些類別（class）的實例，但在前端開發的領域因為 class 用的少，因此相較之下也比較少應用到。
class Animal {}
class Dog extends Animal {
bark: () => console.log('汪！');
}
class Cat extends Animal {
meow: () => console.log('喵!');
}
// 透過 instanceof 判斷使用
function makeSound(animal: Animal) {
if (animal instanceof Dog) {
animal.bark();
} else if (animal instanceof Cat) {
animal.meow();
}
}
實踐與應用
透過 Type Guard 的使用，能夠讓 TypeScript 更能夠判斷型別，進而提升程式碼的可維護性與安全性。且另一個優勢，是在撰寫型別判斷時，也能夠主動意識到輸入的型別與可能的 Edge Case，進而保護程式碼。
未來因為工作中會需要大量使用 TypeScript，因此希望透過整理文章，讓自己的概念更加清晰。如果有任何建議或想法，都歡迎留言或來信補充！
參考資料 Reference
