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什么是逆变与协变

协变(Covariance)

如果B是A的子类，并且F(B)也是F(A)的子类，那么F即为协变

逆变(Contravariance)

如果B是A的子类，并且F(B)成了F(A)的父类，那么F即为逆变

Java中的逆变与协变

Java中的泛型有逆变和协变两种操作，定义如下：

协变

<? extends A> B是A的子类，那么List< B >是List<? extends A>的子类

逆变

<? supper A> B是Ａ的子类，那么List< B >是List<? super A>的父类

Java中逆变与协变的约束

Java的协变逆变及其约束，都是出于对多态的应用。为了后续说明方便，这里先定义一系列的父子类

class Fruit {public String returnMeat() {return "generic fruit meat";}
}class Apple extends Fruit {@Overridepublic String returnMeat() {return "apple meat";}
}class GreenApple extends Apple {@Overridepublic String returnMeat() {return "green apple meat";}
}
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多态

Java是支持多态的。如果一个方法的参数接收的是A类型，那么将其子类型作为参数，调用该方法，依然可行。例如eatFruitMeat方法就能体现多态特性

    @Testpublic void test1() {eatFruitMeat(new Fruit());//输出eat generic fruit meateatFruitMeat(new Apple());//输出eat apple meateatFruitMeat(new GreenApple());//输出eat green apple meat}public void eatFruitMeat(Fruit fruit) {System.out.println("eat "+fruit.returnMeat());}
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协变约束

协变方法支持对传入参数的读操作，但不支持修改操作。如下：

    @Testpublic void test1() {List<GreenApple> greenApples = Lists.newArrayList(new GreenApple());List<Fruit> fruits = Lists.newArrayList(new Fruit());List<Apple> apples = Lists.newArrayList(new Apple());eatFruitMeats(greenApples);eatFruitMeats(fruits);//编译错误1eatFruitMeats(apples);}public void eatFruitMeats(List<? extends Apple> fruits) {fruits.forEach(fruit->System.out.println("eat "+fruit.returnMeat()));fruits.add(new Apple());//编译错误2fruits.add(new Fruit());//编译错误3fruits.add(new Object());//编译错误4}
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编译错误1: eatFruitMeats方法接受的List<? extends Apple>的子类，显然List< Fruit >不是其子类
编译错误2,3,4: eatFruitMeats方法在被调用前，并不知道最终调用方，传递进来的具体是哪一个子类？有可能是List< Apple >，也有可能是List< GreenApple >，所以贸然向其中添加任何对象，都是可能出错，比如你不能把一个Apple对象放进List< GreenApple >。为了防止这些可能的错误，编译器提前进行了约束限制。

逆变约束

逆变主要在写的场景，即只能向逆变容器中添加，下界类型本身或其子类

@Test
public void test1() {List<Fruit> fruits = Lists.newArrayList();List<Apple> apples = Lists.newArrayList();List<GreenApple> greenAppleLists = Lists.newArrayList();collectFruits(fruits);collectFruits(apples);collectFruits(greenAppleLists);//编译错误1
}public void collectFruits(List<? super Apple> fruits) {fruits.add(new Fruit());//编译错误2fruits.add(new Apple());fruits.add(new GreenApple());
}
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编译错误1: 由于是逆变，所以List< GreenApple > 是List<? super Apple>的父类。所以不能将greenAppleLists 作为参数调用collectFruits方法，因为不满足Java方法参数的多态性要求，即只能传本类或子类的要求
编译错误2: 如果调用方传递的是List< Apple >，那往其中添加父类Fruit对象，在运行时肯定会报错，为了避免这种情况，编译器提前报错。

总结

Java泛型支持协变和逆变，具体在使用时，会有一些约束。这些约束，需要从Java语言的特性，比如多态性，以及运行时安全性去理解。

简单总结协变、逆变参数的方法调用特点如下：

协变参数

只接受自己的子类。协变的父子关系，同类原本的父子关系一致。如GreenApple是Apple的子类，List< GreenApple >是List<? extends Apple>的子类
对写有约束，只能用于读

逆变参数

只接受自己的子类。逆变的父子关系，同类原本父子关系相反。如GreenApple是Apple的子类，List< GreenApple >是List<? super Apple>的父类
只能写入下界的子类，本例中，只能向List中写入Apple及Apple的子类

参考链接

medium.com/@sinisalouc…

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