名义类型 (Nominal Typing)

名义类型系统（Nominal Typing）与结构化类型系统（Structural Typing）相对，是另一种类型检查机制。在名义类型系统中，两个类型的兼容性不仅仅取决于它们的结构（即属性和方法），还取决于它们的名字或声明方式。换句话说，即使两个类型具有相同的属性和方法，如果它们的名字不同或者没有显式地声明为继承关系，那么它们就不会被认为是兼容的。

名义类型的工作原理

在名义类型系统中，类型的身份由其名称或声明决定，而不是由其内容或结构决定。这意味着两个独立定义但结构相同类型的对象不会被认为是兼容的，除非它们通过某种方式明确地关联起来，例如通过继承或实现接口。

// 在 TypeScript 中，这实际上是结构化类型的行为。
// 但在名义类型系统中，以下代码不会工作，因为 Point 和 Coordinates 是不同的类型。
interface Point {
  x: number;
  y: number;
}

interface Coordinates {
  x: number;
  y: number;
}

let point: Point = { x: 10, y: 20 };
// let coordinates: Coordinates = point; // 在名义类型系统中，这是不允许的

名义类型的优势

• 更强的类型安全：名义类型可以防止意外的类型兼容性，确保只有那些被明确设计为兼容的类型才能互换使用。

• 更好的意图表达：名义类型可以通过名字清晰地表达设计者的意图，减少因结构相似而导致的误解。

• 模块化和封装性：名义类型有助于保持模块之间的边界清晰，避免不同模块中的类型意外地互相影响。

名义类型的应用场景

虽然 TypeScript 默认采用的是结构化类型系统，但在某些情况下，你可能希望模拟名义类型的行为。例如：

1. 品牌化类型：通过添加一个唯一的标记属性来区分不同用途但结构相同的类型。

   type Kilometers = number & { __brand: "Kilometers" };
   type Miles = number & { __brand: "Miles" };
   
   function kilometersToMiles(km: Kilometers): Miles {
     return (km * 0.621371) as any as Miles;
   }
   
   const distanceInKm: Kilometers = 5 as any as Kilometers;
   const distanceInMiles = kilometersToMiles(distanceInKm);

2. 自定义类型保护：使用类型谓词来创建更严格的类型检查，确保只有特定条件下的值才被认为是某个类型。

   interface Bird {
     fly(): void;
   }
   
   interface Fish {
     swim(): void;
   }
   
   function isBird(animal: Bird | Fish): animal is Bird {
     return (animal as Bird).fly !== undefined;
   }
   
   function move(animal: Bird | Fish) {
     if (isBird(animal)) {
       animal.fly();
     } else {
       animal.swim();
     }
   }

3. 品牌化工具库：一些工具库可能会提供品牌化类型的功能，以帮助开发者更好地管理复杂的类型关系。

结构化类型 vs 名义类型

特性	结构化类型	名义类型
兼容性判断依据	对象的结构（属性和方法）	类型的名字或声明
灵活性	更加灵活，允许结构相同的不同类型兼容	较少灵活性，类型必须显式关联才能兼容
类型安全	可能导致意外的类型兼容性	提供更强的类型安全性
意图表达	可能不够明确	更清晰地表达设计者的意图
使用场景	快速开发、原型设计	大型项目、需要强类型安全性的场景

在 TypeScript 中模拟名义类型

尽管 TypeScript 主要使用结构化类型系统，但你可以通过一些技巧来模拟名义类型的行为：

1. 品牌化类型：如上所述，通过添加一个唯一的标记属性来区分不同用途但结构相同的类型。

2. 类型谓词：使用类型谓词来创建更严格的类型检查，确保只有特定条件下的值才被认为是某个类型。

3. 私有字段：利用类中的私有字段来创建名义上的区别，即使这些字段实际上并不存储数据。

   class Kilometers {
     private readonly _brand: "Kilometers" = "Kilometers";
     constructor(public value: number) {}
   }
   
   class Miles {
     private readonly _brand: "Miles" = "Miles";
     constructor(public value: number) {}
   }
   
   const distanceInKm = new Kilometers(5);
   // const distanceInMiles: Miles = distanceInKm; // 错误：类型不兼容

4. 符号（Symbol）：使用 JavaScript 的 Symbol 来创建独一无二的键，从而在类型级别上区分不同的对象。

   const KilometersBrand = Symbol("Kilometers");
   const MilesBrand = Symbol("Miles");
   
   type Kilometers = number & { [KilometersBrand]: never };
   type Miles = number & { [MilesBrand]: never };
   
   function kilometersToMiles(km: Kilometers): Miles {
     return (km * 0.621371) as any as Miles;
   }
   
   const distanceInKm: Kilometers = 5 as any as Kilometers;
   const distanceInMiles = kilometersToMiles(distanceInKm);

总结

名义类型是一种基于类型名称或声明来进行类型兼容性判断的机制，它提供了更强的类型安全性和意图表达能力。虽然 TypeScript 默认使用结构化类型系统，但在某些情况下，通过品牌化类型、类型谓词、私有字段或符号等技巧，可以模拟名义类型的行为，以满足特定的需求。理解结构化类型和名义类型的区别，并根据具体需求选择合适的类型系统，可以帮助你在编写代码时做出更好的设计决策。