TypeScript開發中選且只選一個問題怎么解決

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背景

在項目開發中，很多時候會遇到一種場景，需要定義一個對象的類型，此類型必須包含某n個字段中的其中一種。

例如，我要定義一個工程師(Engineer)的對象，里面包括姓名(name)，性別(gender)，年齡(age)和一門編程語言(java/cpp/go/js四選一)的評價。

顯然，前三個字段都是很簡單的，但是第四個就有點麻煩了。首先，第四個字段的key是可以不一樣（甚至value也有可能不同），其次字段只能從給定的里面4選1。

初步方案

一開始是考慮使用可選或聯合類型，但是發現沒有辦法進行4選1的限制，對于沒有編程語言字段，或者多個編程語言字段的情況并沒有很好的限制。最后只能使用泛型，再使用時進行顯式的聲明。

于是，類型定義如下：

interface ICodingLangRating {
    java: string
    cpp: string
    go: string
    js: string
}

type Engineer<K extends keyof ICodingLangRating> = {
    name: string
    gender: 'male' | 'female'
    age: number
} & Pick<ICodingLangRating, K>

對該聲明的校驗代碼如下：

// 正確
const candidate: Engineer<'java'> = {
    name: 'Jack',
    gender: 'male',
    age: 22,
    java: 'fabulous'
}

// 錯誤，聲明了java，但是卻同時定義了java和go字段
const candidate_1: Engineer<'java'> = {
    name: 'Jack',
    gender: 'male',
    age: 22,
    java: 'fabulous',
    go: 'not bad'
}

// 錯誤，聲明了java，但是類型不正確
const candidate_2: Engineer<'java'> = {
    name: 'Jack',
    gender: 'male',
    age: 22,
    java: 666
}

// 錯誤，聲明了java，但是卻定義了go字段
const candidate_3: Engineer<'java'> = {
    name: 'Jack',
    gender: 'male',
    age: 22,
    go: 'not bad'
}

// 錯誤，聲明了java，但是卻同時定義了cpp和go字段
const candidate_4: Engineer<'java'> = {
    name: 'Jack',
    gender: 'male',
    age: 22,
    cpp: 'unknown',
    go: 'not bad'
}

// 錯誤，聲明了java，但是卻沒有定義java字段
const candidate_5: Engineer<'java'> = {
    name: 'Jack',
    gender: 'male',
    age: 22
}

// 錯誤，聲明了ICodingLangRating中不存在的python
const candidate_6: Engineer<'python'> = {
    name: 'Jack',
    gender: 'male',
    age: 22,
    python: 'just so so'
}

從校驗代碼可以看出，針對各種不符合期望的情況：

• 聲明a，卻定義a和b

• 聲明a，但定義a的類型不正確

• 聲明a，卻定義b

• 聲明a，卻定義b和c

• 聲明a，卻沒有定義a

• 聲明不合法的f

都能做出正確的限制，確保在業務場景的代碼中，有且只有一個合法范圍的字段。

但是，轉折來了！

在后來的使用中，我們發現，其實這個解決方案只是一個弱限制，如果在泛型的顯式聲明中，傳入聯合類型的話，那還是可以繞過有且只有一個編程語言字段的限制。

// 正確，聲明了java和go，并同時定義了java和go字段
const candidate_1: Engineer<'java' | 'go'> = {
    name: 'Jack',
    gender: 'male',
    age: 22,
    java: 'fabulous',
    go: 'not bad'
}

難道就真的沒有辦法做到只能選擇一個的限制么？

終極方案

根據上面的嘗試，目前我們還缺少的是如何阻止同時有2個或以上的合法字段出現。最笨的方式就是為每一個語言都定義一個類似{ langName: string }這樣的類型然后通過extends或者聯合類型使用，但是顯然這樣就沒有辦法做到在其它情況通用。

而通過官方現成的工具類型，由于都是支持字面量和聯合類型，沒有辦法篩選出只包含一個字段的類型。就在這時，我想到，是不是可以定義出一個類型，包含全部字段，但是只有一個字段是正確有意義，其他字段都是無意義的呢。

最終，我就構造出下面這個PickOne工具類型：

type PickOne<T> = {
    [K in keyof T]: Record<K, T[K]> & Partial<Record<Exclude<keyof T, K>, undefined>>
}[keyof T]

測試代碼如下：

type OneLang = PickOne<ICodingLangRating>

// 正確
const lang: OneLang = {
    java: 'good'
}

// 錯誤
const lang2: OneLang = {
    python: 'unknown'
}

// 錯誤
const lang3: OneLang = {
    java: 'good',
    go: 'good'
}

// 錯誤
const lang4: OneLang = {
    java: 123
}

最后，類型定義代碼如下：

interface ICodingLangRating {
    java: string
    cpp: string
    go: string
    js: string
}

type Engineer = {
    name: string
    gender: 'male' | 'female'
    age: number
} & PickOne<ICodingLangRating>

使用了這個PickOne工具類型，我不需要在使用的時候顯式的指定編程語言，甚至還能在其它類似的場景使用。

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