Kotlin 范型之协变、逆变

本文从 Kotlin 的类和类型概念出发,引出型变。详细介绍了 Kotlin 的协变、逆变和不变,以及 Java 实现协变的上界通配符、实现逆变的下界通配符。还提及 Kotlin 中相关关键词及注解,如 out、in、@UnsafeVariance 等。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

640?wx_fmt=jpeg

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。

640?wx_fmt=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&lt;Animal&gt; animals = new ArrayList&lt;&gt;();	
        List&lt;Dog&gt; dogs = new ArrayList&lt;&gt;();	
        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&lt;? extends Animal&gt; animals = new ArrayList&lt;&gt;();	
        List&lt;Dog&gt; dogs = new ArrayList&lt;&gt;();	
        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&lt;Animal&gt; = ArrayList()	
    val dogs = ArrayList&lt;Dog&gt;()	
    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 outout相当于 Java 上界通配符。

public interface List&lt;out E&gt; : Collection&lt;E&gt; {	
    override val size: Int	
    override fun isEmpty(): Boolean	
    override fun contains(element: @UnsafeVariance E): Boolean	
    override fun iterator(): Iterator&lt;E&gt;	
    override fun containsAll(elements: Collection&lt;@UnsafeVariance E&gt;): 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&lt;E&gt;	
    public fun listIterator(index: Int): ListIterator&lt;E&gt;	
    public fun subList(fromIndex: Int, toIndex: Int): List&lt;E&gt;	
}

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&lt;? extends Animal&gt; animals = new ArrayList&lt;&gt;();	
        animals.add(new Dog()); // compile error

使用下界通配符之后,代码编译通过:

        List&lt;? super Animal&gt; animals = new ArrayList&lt;&gt;();	
        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&lt;in E&gt; {	
    abstract fun print(value: E): Unit	
}	
class AnimalPrinter: Printer&lt;Animal&gt;() {	
    override fun print(animal: Animal) {	
        println("this is animal")	
    }	
}	
class DogPrinter : Printer&lt;Dog&gt;() {	
    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 inout

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。

该系列的相关文章:

Kotlin 泛型之类型擦除

关注【Java与Android技术栈】

更多精彩内容请关注扫码:

640?wx_fmt=jpeg

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值