泛型协变逆变剖析：从Java到Kotlin的进阶探索

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2023-11-28 15:11:49

Kotlin系列之泛型协变逆变深潜从Java到Kotlin（四）

泛型，又称参数化类型，是编程中一项强大的工具，它允许我们创建独立于特定类型的数据结构和算法。它显著提高了代码的可重用性和灵活性。本文将深入探讨泛型的协变和逆变，从Java到Kotlin，揭示其细微差别和应用场景。

从Java到Kotlin的泛型演进

在Java中，泛型被引入以消除与类型擦除相关的局限性。类型擦除是指编译器在运行时擦除泛型类型信息的过程，导致运行时对象没有任何类型信息。这可能会导致类型安全问题，例如将错误类型的对象分配给泛型变量。

Kotlin改进了泛型的实现，引入了协变和逆变的概念。协变允许我们将子类型对象分配给父类型泛型变量。逆变则相反，它允许将父类型对象分配给子类型泛型变量。这为更灵活、更安全的代码铺平了道路。

协变与逆变

要理解协变和逆变，我们首先需要了解类型层次结构。子类型与父类型的关系形成树状结构，子类型继承并扩展了父类型。

协变：
协变泛型类型允许将子类型对象分配给父类型泛型变量。这适用于生产者类型，即返回类型为泛型类型的函数或方法。换句话说，子类型可以替换父类型作为返回类型，因为它们保证至少提供了相同的数据类型。

逆变：
逆变泛型类型允许将父类型对象分配给子类型泛型变量。这适用于消费者类型，即接受泛型类型参数的函数或方法。原因是父类型可以安全地接受子类型，因为子类型与父类型兼容。

协变和逆变示例

协变示例：

public class Animal { }
public class Dog extends Animal { }

public <T extends Animal> List<T> getAnimals() {
    List<Dog> dogs = new ArrayList<>(); // 协变：Dog 是 Animal 的子类型
    return dogs; // 返回 List<Dog>，它也是 List<Animal> 的子类型
}

在这个例子中，getAnimals() 方法返回一个 List<Animal>，但它实际上返回了一个 List<Dog>，这是合法的，因为 Dog 是 Animal 的子类型。

逆变示例：

public interface Consumer<T> {
    void accept(T t);
}

public void acceptAnimals(Consumer<? super Animal> consumer) {
    consumer.accept(new Dog()); // 逆变：Dog 是 Animal 的子类型
}