深入解析Kotlin泛型型变：协变、逆变与不变

2024-01-22 12:35:56

协变

协变是指子类型可以替换其父类型的位置，而不会破坏类型安全性。在 Kotlin 中，协变类型用 "out" 声明。

示例：

考虑一个 List 类，它存储特定类型的元素。如果我们有一个 List<Parent> 和一个 List<Child>，其中 Child 是 Parent 的子类，那么 List<Child> 可以安全地替换 List<Parent>，因为 Child 可以存储任何 Parent 可以存储的内容。因此，List<Child> 是 List<Parent> 的协变类型。

逆变

逆变是指父类型可以替换其子类型的位置，而不会破坏类型安全性。在 Kotlin 中，逆变类型用 "in" 关键字声明。

示例：

考虑一个 Comparator 类，它将两个元素进行比较。如果我们有一个 Comparator<Child> 和一个 Comparator<Parent>，那么 Comparator<Child> 可以安全地替换 Comparator<Parent>，因为 Comparator<Child> 可以比较任何 Parent 可以比较的元素。因此，Comparator<Child> 是 Comparator<Parent> 的逆变类型。

不变

不变是指子类型不能替换其父类型，或者父类型不能替换其子类型。在 Kotlin 中，不变类型没有显式声明。

示例：

考虑一个 Set 类，它存储唯一元素。如果我们有一个 Set<Parent> 和一个 Set<Child>，那么 Set<Child> 不能替换 Set<Parent>，因为 Set<Child> 中的元素可能重复出现，而 Set<Parent> 中的元素不能重复出现。因此，Set<Child> 和 Set<Parent> 都是不变类型。

协变和逆变的应用

协变和逆变在 Kotlin 中有广泛的应用：

协变类型： 用于表示可以安全地存储子类型对象的集合或容器类型。例如， List<Parent> 可以安全地存储 Child 对象。
逆变类型： 用于表示可以安全地比较或处理子类型对象的函数或比较器类型。例如， Comparator<Child> 可以安全地比较 Parent 对象。

协变、逆变和不变的限制

虽然协变和逆变可以提高代码的灵活性，但也存在一些限制：

协变： 协变类型不能用于修改底层数据结构。例如，虽然 List<Child> 是 List<Parent> 的协变类型，但我们不能将 Child 对象添加到 List<Parent> 中，因为这会破坏类型安全性。
逆变： 逆变类型不能用于生产类型。例如，虽然 Comparator<Child> 是 Comparator<Parent> 的逆变类型，但我们不能使用 Comparator<Child> 创建新的 Child 对象，因为这会破坏类型安全性。
不变： 不变类型在子类型化中没有灵活性。例如，Set<Child> 和 Set<Parent> 是不变类型，因此它们不能相互替换，即使 Child 是 Parent 的子类。