Kotlin 范型之协变、逆变
Kotlin 范型之协变、逆变
一. 类(Class) 与类型(Type)
Kotlin 中类和类型是不一样的概念。
下图充分展示了它们的区别。
class vs type.png
二. 型变
型变是指
类型转换后的继承关系。
Kotlin 的型变分为逆变、协变和不变。
2.1 协变
如果 A 是 B 的子类型，并且Generic<A> 也是 Generic<B> 的子类型，那么 Generic<T> 可以称之为一个协变类。
2.1.1 Java 上界通配符<? extends T>
Java 的协变通过上界通配符实现。
如果 Dog 是 Animal 的子类，但 List<Dog> 并不是 List<Animal> 的子类。
下面的代码会在编译时报错：
List<Animal> animals = new ArrayList<>();
List<Dog> dogs = new ArrayList<>();
animals = dogs; // incompatible types而使用上界通配符之后，List<Dog> 变成了 List<? extends Animal> 的子类型。即 animals 变成了可以放入任何 Animal 及其子类的 List。
因此，下面的代码编译是正确的：
List<? extends Animal> animals = new ArrayList<>();
List<Dog> dogs = new ArrayList<>();
animals = dogs;2.1.2 Kotlin 的关键词 out
上述代码改成 Kotlin 的代码：
fun main() {
var animals: List<Animal> = ArrayList()
val dogs = ArrayList<Dog>()
animals = dogs
}居然没有编译报错？其实，Kotlin 的 List 跟 Java 的 List 并不一样。
Kotlin 的 List 源码中使用了out，out相当于 Java 上界通配符。
public interface List<out E> : Collection<E> {
override val size: Int
override fun isEmpty(): Boolean
override fun contains(element: @UnsafeVariance E): Boolean
override fun iterator(): Iterator<E>
override fun containsAll(elements: Collection<@UnsafeVariance E>): Boolean
public operator fun get(index: Int): E
public fun indexOf(element: @UnsafeVariance E): Int
public fun lastIndexOf(element: @UnsafeVariance E): Int
public fun listIterator(): ListIterator<E>
public fun listIterator(index: Int): ListIterator<E>
public fun subList(fromIndex: Int, toIndex: Int): List<E>
}类的参数类型使用了out之后，该参数只能出现在方法的返回类型。
2.1.3 @UnsafeVariance
但是，Kotlin List 的 contains、containsAll、indexOf 和 lastIndexOf 方法中，入参均出现了范型 E。并且使用 @UnsafeVariance 修饰。
正是由于 @UnsafeVariance 的修饰，打破了刚才的限制，否则会编译报错。
2.2 逆变
如果 A 是 B 的子类型，并且 Generic<B> 是 Generic<A> 的子类型，那么 Generic<T> 可以称之为一个逆变类。
2.2.1 Java 下界通配符<? super T>
Java 的逆变通过下界通配符实现。
下面的代码因为是协变的，无法添加新的对象。编译器只能知道类型是 Animal 的子类，并不能确定具体类型是什么，因此无法验证类型的安全性。
List<? extends Animal> animals = new ArrayList<>();
animals.add(new Dog()); // compile error使用下界通配符之后，代码编译通过：
List<? super Animal> animals = new ArrayList<>();
animals.add(new Dog());? super Animal 表示 Animal 及其父类 。所以 animals 可以接收所有 Animal 的子类添加至该列表中。
Java 的上界通配符和下界通配符符合 PECS 原则。
PECS 原则即 Producer Extends，Consumer Super 。如果参数化类型是一个生产者，则使用 <? extends T>；如果它是一个消费者，则使用 <? super T>。
其中，生产者表示频繁往外读取数据 T，而不从中添加数据。消费者表示只往里插入数据 T，而不读取数据。
2.2.2 Kotlin 的关键词 in
in相当于 Java 下界通配符。
abstract class Printer<in E> {
abstract fun print(value: E): Unit
}
class AnimalPrinter: Printer<Animal>() {
override fun print(animal: Animal) {
println("this is animal")
}
}
class DogPrinter : Printer<Dog>() {
override fun print(dog: Dog) {
println("this is dog")
}
}
fun main() {
val animalPrinter = AnimalPrinter()
animalPrinter.print(Animal())
val dogPrinter = DogPrinter()
dogPrinter.print(Dog())
}类的参数类型使用了in之后，该参数只能出现在方法的入参。
2.3 不变
默认情况下，Kotlin 中的泛型类是不变的。 这意味着它们既不是协变的也不是逆变的。
例如 MutableList，它可读可写，泛型没有使用in、out。
三. 总结
本文从 Kotlin 的类、类型引出了型变。介绍了 Kotlin 的协变、协变和不变的概念和特性，以及 Java 的上界通配符、下界通配符。
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