泛型中的型变（协变，逆变，不可变）

协变，逆变，不可变是各语言在支持泛型型变中通用的术语，所以有必要理解清楚其设计思想与作用，这样在语言过渡中才能有共性的认识，加快学习速度。之前没有彻底掌握，今天又重新梳理了一遍。越来越深的体会到学习+笔记+总结带来的记忆深度要超过'看懂会用'很多的。

实事求是的讲，截至本篇总结完，我依然无法100%确认我理解的是否完全正确。欢迎斧正~

一、什么是型变

Object a = new String("字符串")
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String作为Object的子类，可以直接将子类对象赋值给父类。这个操作即达到了型变

但是当使用泛型类型时，是无法型变的。

例：

 List<String> strs = new ArrayList<String>();
 List<Object> objs = strs;// ！！！此处的编译器错误让我们避免了之后的运行时异常
//假设我们忽略这个错误继续操作，假设objs = strs 也支持型变
 objs.add(1);// 这里我们把一个整数放入一个字符串列表
 String s = strs.get(0);// ！！！ ClassCastException：无法将整数转换为字符串
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Java中为了保证运行时安全，所以在禁止了这样的操作

实际应用中，开发者是需要语言对泛型类型的型变的支持。所以引出了协变，逆变，不可变的实现思想。以此来支持泛型的型变

在重点开始前先做两个准备工作

1.准备几个类并明确继承关系，每向右递进一次，作为一次子类实现。

Fruit
- Banana
- Apple
  - RedApple
  - GreenApple

准备两个支持泛型的类Orchard（果园模拟产出角色：输出），Shop（店铺模拟处理角色：输入）

    public static class Orchard<T> {
        T t;
        public void set(T t) {
            this.t = t;
        }
        public T get() {
            return t;
        }
    }
    public static class Shop<T> {
        T t;
        public void set(T t) {
            this.t = t;
        }
        public T get() {
            return t;
        }
    }
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二、什么是协变（Covariance）

概念：一个类型规则或者类型构造器保持了子继承父的类型关系，即：子类型≦父类型。

作用：能够接收比原始指定的派生类型的派生程度更大（更具体的）的类型

实际开发中，需要子泛型类型能够型变为父泛型类型。

直觉上的实现代码：

Orchard<Fruit> orchardF = new Orchard<Apple>();
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这当然是无法通过编译的，需要扩大左边类型的赋值范围，需使用通配符? extends X来接受更大的类型范围

   Orchard<? extends Fruit> orchardF = new Orchard<Apple>();
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扩大了接受类型为Fruit 及其子类。依然维持读取类型为Fruit，不管协变类型是哪个Fruit子类，读取Fruit都是类型安全的。

Orchard<? extends Fruit> orchardF = new Orchard<Apple>();       
Fruit fruit = orchardF.get();
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不可以进行写入，以下代码将报错：

Orchard<? extends Fruit> orchardF = new Orchard<Apple>();
orchardF.set(new Apple());
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从直觉上似乎这样的操作并不应该存在问题。

假设将读取与写入的边界都设置为Fruit及其子类，下面的例子会有什么问题吗？

Orchard<? extends Fruit> orchardF = new Orchard<Apple>();
orchardF.set(new Banana());//报错类型不匹配
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很明显从orchardF对象的使用者来看它可以接受任何Fruit的子类，但是这实际上是给仅支持Apple类型的对象传入了一个Banana对象，这当然是不正确的。

即：在使用? extends E时，并不知道什么对象符合那个未知的E的子类型，所以无法支持写入。

java中的协变：在java中通常将通配符? extends E限制上边界来完成协变（限定输出类型的上边界）。保证了接受类型协变，读取类型安全

三、什么是逆变（Contravariance）

概念：一个类型规则或者类型构造器逆转了子继承父的类型关系，即：以父类型接受最后输出子类型

作用：能够接收比原始指定的派生类型的派生程度更小（不太具体的）的类型

在进行消费操作时如果需要使用父类型的操作，这需要下面的实现

 Shop<Apple> shopA = new Shop<Fruit>();
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这也是不被允许的，直觉上也不对呀。

需要使用? super X通配符来扩大接收类型范围，来接收实际操作对象是泛型为父类型Fruit的具体对象。

Shop<? super Apple> shopA = new Shop<Fruit>();
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这样似乎看起来有些问题，扩大了类型接受范围，也扩大输入范围，因为声明类型默认是以实际泛型类型作为上边界的，像下面这样：

Shop<Fruit> shopF = new Shop<Fruit>();
shopF.set(new Apple());
shopF.set(new Banana());
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使用了父类型，同时又被迫扩大了输入范围（期望是只输入Apple及其子类），这显然不正确。

这便是? super X通配符的作用所在，扩大赋值类型范围，限制输入类型范围，称之为限制下边界

输入示例：

Shop<? super Apple> shopA = new Shop<Fruit>();
shopA.set(new Apple());
shopA.set(new RedApple());
shopA.set(new Banana());//编译错误
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关于下边界的理解，在上面的例子中：? super Apple 将Apple指定为对象Shop<Fruit>()的输入类型的下边界。

java中的逆变：在java中通常将通配符? super E 限制下边界，允许声明的泛型为子类接收泛型为父类的对象，完成逆变。限定输入类型的下边界，从输入处隔绝了类型不安全。

四、不可变性（Invariance）

概念：不满足协变的同时不满足逆变即为不可变。

不使用通配符的情况下都是不可变的。

Shop<Fruit> shopF = new Shop<Fruit>()
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总结

概念是别人思考的结果的总结，还是要基于独立的思考与实践分析才能理解透彻。

抛开概念，实际开发中可借助Joshua Bloch 的助记符：

PECS 代表生产者-Extends、消费者-Super（Producer-Extends, Consumer-Super）

参考：

kotlin 中文文档：泛型>型变部分

本篇的由来其实就是因为在阅读文档时遇到了阻力。此篇文档重点不是介绍型变的本质，所以自己恶补了以下。为的是在理解 kotlin 泛型实现中能够正确无误。

微软的文档：泛型中的协变和逆变

本篇中对于相关概念的总结，更直观，更好理解。此篇的阐述中借助了相当一部分。

wikipedia:协变与逆变

掘金的主题好有趣，比如本篇使用的，看着就有一种轻松的感觉。