java中協(xié)變跟逆變是對(duì)泛型類的繼承關(guān)系的表述，下面為大家詳細(xì)講解一下java中的逆變與協(xié)變。

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1. 逆變與協(xié)變

在介紹逆變與協(xié)變之前，先引入Liskov替換原則（Liskov Substitution Principle, LSP）。

Liskov替換原則

LSP由Barbara Liskov于1987年提出，其定義如下：

所有引用基類（父類）的地方必須能透明地使用其子類的對(duì)象。

LSP包含以下四層含義：

子類完全擁有父類的方法，且具體子類必須實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法。

子類中可以增加自己的方法。

當(dāng)子類覆蓋或?qū)崿F(xiàn)父類的方法時(shí)，方法的形參要比父類方法的更為寬松。

當(dāng)子類覆蓋或?qū)崿F(xiàn)父類的方法時(shí)，方法的返回值要比父類更嚴(yán)格。

前面的兩層含義比較好理解，后面的兩層含義會(huì)在下文中詳細(xì)解釋。根據(jù)LSP，我們?cè)趯?shí)例化對(duì)象的時(shí)候，可以用其子類進(jìn)行實(shí)例化，比如：

Number num = new Integer(1);

定義

逆變與協(xié)變用來描述類型轉(zhuǎn)換（type transformation）后的繼承關(guān)系，其定義：如果A、B表示類型，f(?)表示類型轉(zhuǎn)換，≤表示繼承關(guān)系（比如，A≤B表示A是由B派生出來的子類）；

f(?)是逆變（contravariant）的，當(dāng)A≤B時(shí)有f(B)≤f(A)成立；

f(?)是協(xié)變（covariant）的，當(dāng)A≤B時(shí)有f(A)≤f(B)成立；

f(?)是不變（invariant）的，當(dāng)A≤B時(shí)上述兩個(gè)式子均不成立，即f(A)與f(B)相互之間沒有繼承關(guān)系。

類型轉(zhuǎn)換

接下來，我們看看Java中的常見類型轉(zhuǎn)換的協(xié)變性、逆變性或不變性。

泛型:

令f(A)=ArrayList，那么f(?)時(shí)逆變、協(xié)變還是不變的呢？如果是逆變，則ArrayList是ArrayList的父類型；如果是協(xié)變，則ArrayList是ArrayList的子類型；如果是不變，二者沒有相互繼承關(guān)系。開篇代碼中用ArrayList實(shí)例化list的對(duì)象錯(cuò)誤，則說明泛型是不變的。

數(shù)組:

令f(A)=[]A，容易證明數(shù)組是協(xié)變的：

Number[] numbers = new Integer[3];

調(diào)用方法result = method(n)；根據(jù)Liskov替換原則，傳入形參n的類型應(yīng)為method形參的子類型，即typeof(n)≤typeof(method’s parameter)；result應(yīng)為method返回值的基類型，即typeof(methods’s return)≤typeof(result)：

static Number method(Number num) {
   return 1;
}

Object result = method(new Integer(2)); //correct
Number result = method(new Object()); //error
Integer result = method(new Integer(2)); //error

在Java 1.4中，子類覆蓋（override）父類方法時(shí)，形參與返回值的類型必須與父類保持一致：

class Super {
   Number method(Number n) { ... }
}

class Sub extends Super {
   @Override
   Number method(Number n) { ... }
}

從Java 1.5開始，子類覆蓋父類方法時(shí)允許協(xié)變返回更為具體的類型：

class Super {
   Number method(Number n) { ... }
}

class Sub extends Super {
   @Override
   Integer method(Number n) { ... }
}

2. 泛型中的通配符

實(shí)現(xiàn)泛型的協(xié)變與逆變

Java中泛型是不變的，可有時(shí)需要實(shí)現(xiàn)逆變與協(xié)變，怎么辦呢？這時(shí)，通配符?派上了用場：

實(shí)現(xiàn)了泛型的協(xié)變，比如：

List list = new ArrayList();

實(shí)現(xiàn)了泛型的逆變，比如：

List list = new ArrayList

extends與super

為什么（開篇代碼中）List list在add Integer和Float會(huì)發(fā)生編譯錯(cuò)誤？首先，我們看看add的實(shí)現(xiàn)：

public interface List extends Collection {
   boolean add(E e);
}

在調(diào)用add方法時(shí)，泛型E自動(dòng)變成了，其表示list所持有的類型為在Number與Number派生子類中的某一類型，其中包含Integer類型卻又不特指為Integer類型（Integer像個(gè)備胎一樣?。。。蔭dd Integer時(shí)發(fā)生編譯錯(cuò)誤。為了能調(diào)用add方法，可以用super關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)：

List list = new ArrayList

表示list所持有的類型為在Number與Number的基類中的某一類型，其中Integer與Float必定為這某一類型的子類；所以add方法能被正確調(diào)用。從上面的例子可以看出，extends確定了泛型的上界，而super確定了泛型的下界。

PECS

現(xiàn)在問題來了：究竟什么時(shí)候用extends什么時(shí)候用super呢？《Effective Java》給出了答案：

PECS: producer-extends, consumer-super. 比如，一個(gè)簡單的Stack API：

public class  Stack{
   public Stack();
   public void push(E e):
   public E pop();
   public boolean isEmpty();
}

要實(shí)現(xiàn)pushAll(Iterable src)方法，將src的元素逐一入棧：

public void pushAll(Iterable src){
   for(E e : src)
       push(e)
}

假設(shè)有一個(gè)實(shí)例化Stack的對(duì)象stack，src有Iterable與 Iterable；在調(diào)用pushAll方法時(shí)會(huì)發(fā)生type mismatch錯(cuò)誤，因?yàn)镴ava中泛型是不可變的，Iterable與 Iterable都不是Iterable的子類型。因此，應(yīng)改為

// Wildcard type for parameter that serves as an E producer
public void pushAll(Iterable src) {
   for (E e : src)
       push(e);
}

要實(shí)現(xiàn)popAll(Collection dst)方法，將Stack中的元素依次取出add到dst中，如果不用通配符實(shí)現(xiàn)：

// popAll method without wildcard type - deficient!
public void popAll(Collection dst) {
   while (!isEmpty())
       dst.add(pop());  
}

同樣地，假設(shè)有一個(gè)實(shí)例化Stack的對(duì)象stack，dst為Collection

網(wǎng)頁題目：詳解java中的逆變與協(xié)變
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