Java中的逆变和协变

Posted 2020-10-28 listener_lei

// public final class Integer extends Number  
Number num = new Integer(1);    
List<Number> list = new ArrayList<>();  
list.add(new Integer(3));  
ArrayList<Number> list = new ArrayList<Integer>(); //type mismatch  
  
List<? extends Number> list = new ArrayList<Number>();  
list.add(new Integer(1)); //error  

为什么Number的对象可以由Integer实例化，而ArrayList<Number>的对象却不能由ArrayList<Integer>实例化？

list中的<? extends Number>声明其元素是Number或Number的派生类，为什么不能add Integer?

为了解决这些问题，需要了解Java中的逆变和协变以及泛型中通配符用法。

1、逆变和协变

　　ava中String类型是继承自Object的，姑且记做String ≦ Object，表示String是Object的子类型，String的对象可以赋给Object的对象。而Object的数组类型Object[]，理解成是由Object构造出来的一种新的类型,可以认为是一种构造类型，记f(Object)，那么可以这么来描述协变和逆变：
       当A ≦ B时,如果有f(A) ≦ f(B),那么f叫做协变；
       当A ≦ B时,如果有f(B) ≦ f(A),那么f叫做逆变；
       如果上面两种关系都不成立则叫做不可变。

2、泛型中的通配符实现逆变和协变

　　JAVA中泛型是不变的，可有时需要实现逆变与协变，怎么办呢？这时就需要通配符?。
       <? extends>实现了泛型的协变，比如：

　

　List<? extends Number> list = new ArrayList<>();  

　　“? extends Number”则表示通配符”?”的上界为Number，换句话说就是，

　　“? extends Number”可以代表Number或其子类，但代表不了Number的父类（如Object），因为通配符的上界是Number。
       于是有“? extends Number” ≦ Number，则List<? extends Number> ≦ List< Number >。那么就有：　　

List<? extends Number> list001 = new ArrayList<Integer>();  
List<? extends Number> list002 = new ArrayList<Float>();  

 但是这里不能向list001、list002添加除null以外的任意对象。可以这样理解一下，List<Integer>可以添加Interger及其子类，List<Float>可以添加Float及其子类，List<Integer>、List<Float>都是List<? extends Animal>的子类型，如果能将Float的子类添加到List<? extends Animal>中，就说明Float的子类也是可以添加到List<Integer>中的，显然是不可行。故java为了保护其类型一致，禁止向List<? extends Number>添加任意对象，不过却可以添加null。

<? super>实现了泛型的逆变，比如：

List<? super Number> list = new ArrayList<>();  

 “? super Number” 则表示通配符”?”的下界为Number。为了保护类型的一致性，因为“？ super Number”可以是Object或其他Number的父类，因无法确定其类型，也就不能往List<? super Number >添加Number的任意父类对象。但是可以向List<? super Number >添加Number及其子类。

List<? super Number> list001 = new ArrayList<Number>();  
List<? super Number> list002 = new ArrayList<Object>();  
list001.add(new Integer(3));  
list002.add(new Integer(3));  

PECS原则
　　生产者（Product）使用extends,消费者（Consumer）使用super。
　生产者使用extends
　　如果需要一个列表提供T类型的元素（即想从列表中读取T类型的元素），需要把这个列表声明成<? extends T>,

　　但是不能在该列表中添加任何元素。
　消费者使用super
　　如果需要一个列表使用T类型的元素（即想把T类型的元素加入到列表中），需要把这个列表声明成<? super T>

　　比如List<? super Integer>,不能保证从中读取到的元素类型。
　即是生产者也是消费者
　　　　如果一个列表即要生产又要消费，不能使用泛型通配符声明列表

Java.util.Collections的copy方法(JDK1.7)完美诠释了PESC

public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {  
    int srcSize = src.size();  
    if (srcSize > dest.size())  
        throw new IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest");  
  
    if (srcSize < COPY_THRESHOLD ||  
        (src instanceof RandomAccess && dest instanceof RandomAccess)) {  
        for (int i=0; i<srcSize; i++)  
            dest.set(i, src.get(i));  
    } else {  
        ListIterator<? super T> di=dest.listIterator();  
        ListIterator<? extends T> si=src.listIterator();  
        for (int i=0; i<srcSize; i++) {  
            di.next();  
            di.set(si.next());  
        }  
    }  
}  

参考：https://blog.csdn.net/zero__007/article/details/52245475