TypeScript如何实现无冗余的多类型互斥联合类型？

我在TypeScript中定义了如下接口：

interface IPositionChange {
    previousIndex: number;
    newIndex: number;
}

interface IVisibilityChange {
    index: number;
    panel: string;
}

interface IAction {
    action: 'paint' | 'clean';
}

interface IActionChange extends IAction, IVisibilityChange { }

我需要定义一个互斥联合类型IChange，要求它的实例只能属于IPositionChange、IVisibilityChange、IActionChange中的某一种，不能同时包含多种类型的属性。但我尝试的几种IChange定义方式都没达到效果：在函数thisShouldNotCompile中，混合多种类型属性的赋值没有触发编译错误。

我发现给每个接口手动添加其他类型的never属性可以实现互斥，但这种方式代码冗余严重，后续扩展非常麻烦：

interface IPositionChange {
  previousIndex: number;
  newIndex: number;
  action: never;
  index: never;
  panel: never;
}

interface IVisibilityChange {
  index: number;
  panel: string;
  previousIndex: never;
  newIndex: never;
  action: never;
}

interface IAction {
  action: 'paint' | 'clean';
  index: never;
  panel: never;
  previousIndex: never;
  newIndex: never;
}

问题分析：普通联合类型为什么不生效？ #

TypeScript的普通联合类型（比如type IChange = IPositionChange | IVisibilityChange | IActionChange）的检查逻辑是只要对象满足联合类型中某一个成员的必填属性要求，就会被判定为合法，即使它包含其他成员的属性。

举个例子：一个同时包含previousIndex、newIndex、index的对象，既满足IPositionChange的要求（有previousIndex和newIndex），也满足IVisibilityChange的要求（有index和panel），所以TypeScript会认为它属于IChange，不会触发编译错误——这就是核心问题所在。

无冗余的互斥联合类型实现方案 #

可以通过工具类型自动生成互斥约束，不需要手动修改原接口，扩展性更强：

1. 先定义基础的联合类型：

type BaseChange = IPositionChange | IVisibilityChange | IActionChange;

2. 实现一个工具类型，自动给联合类型的每个成员添加其他成员属性的never约束：

type ExclusifyUnion<T, U = T> = T extends unknown 
  ? T & Partial<Record<Exclude<keyof U, keyof T>, never>> 
  : never;

3. 用这个工具类型生成最终的IChange：

type IChange = ExclusifyUnion<BaseChange>;

原理说明 #

• 分布式条件类型T extends unknown会遍历联合类型BaseChange的每个成员；
• Exclude<keyof U, keyof T>会取出当前成员T以外的所有其他成员的属性名；
• Record<..., never>把这些属性名映射为never类型，Partial让它们变为可选，但never类型不接受任何赋值，所以只要对象包含其他类型的属性，就会触发编译错误；
• 最后通过交叉类型T & ...，把当前成员的属性和其他成员的never属性合并，实现互斥。

验证效果 #

现在再写混合属性的代码，就会触发编译错误：

function thisShouldNotCompile() {
  // 以下代码会报错：类型“number”不能赋值给类型“never”
  const invalidChange: IChange = {
    previousIndex: 0,
    newIndex: 1,
    index: 2 // 这里会报错，因为IPositionChange对应的互斥类型中index是never
  };
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mario Figueiredo