java泛型的逆变_Java泛型的协变与逆变

泛型擦除

Java的泛型本质上不是真正的泛型,而是利用了类型擦除(type erasure),比如下面的代码就会出现错误:

报的错误是:both methods  have same erasure

原因是java在编译的时候会把泛型,上面的和都给擦除掉(其实并没有真正的被擦除,javap -l -p -v -c可以看到LocalVariableTypeTable

里面有方法参数类型的签名)。

协变与逆变

理解了类型擦除有助于我们理解泛型的协变与逆变,现有几个类如下:

Plant  Fruit  Apple  Banana  Orange

其中Apple、Banana、Orange是Fruit的子类,Fruit是Plant的子类。我们来看下下面的代码:

这里有些同学可能不明白,为什么编译会报错呢?ArrayList是List的子类,Apple是Fruit的子类,那么我这里的泛型转换为什么出问题呢?

因为泛型没有内建的协变类型,无法将List和ArrayList关联起来,所以在编译阶段就会出现错误。

协变

于是我们可以利用通配符实现泛型的协变: extends T>子类通配符;这个通配符定义了?继承自T,可以帮助我们实现向上转换:

看起来很美好吧,其实不然。这里我们要理解当转换之后list中的数据类型是什么。虽然将Apple类型赋值给了list,但是list的类型是? extends Fruit,

把? extends Fruit看成一个整体,我们能确定list的具体类型肯定是Fruit或者Fruit的父类(因为一个类只能有一个直接父类,所以确定了Fruit,那么Fruit的父类

则都是可以确定的),而不能确定list的类型是Fruit的子类当中具体的哪一个?(有多个类都继承自Fruit),所以这也就直接导致了一旦使用了 extends T>

向上转换之后,不能再向list中添加任何类型的对象了,这个时候只能选择从list当中get数据而不能add。

另外还需要注意的是,这个时候从list当中get出来的数据不再是Apple,而是Fruit或者Fruit的父类:

逆变

逆变则和协变相反,它是向下转换:

逆变使用通配符? super T(超类通配符),如上面代码,Fruit是Apple的超类,则这个时候对于JVM来说,它能确定list的类型的超类肯定是Apple

或者Apple的父类,换言之该类型就是Apple或者Apple的子类,所以和上面的协变一样,既然确定了类型的范围,那么list能够add的类型也就是Apple或者Apple的子类了。

从逆变和协变的描述中我们可以总结一下:协变用于下转上,转换之后不能再添加任何类型;逆变用于上转下。

具体什么使用使用协变,什么时候使用逆变,可以参考这篇文章:

其中提到PECS(producer-extends, consumer-super)。比如list.get(0)这种,list作为数据源producer;而list.add(new Apple()),list作为数据处理端consumer。

本文结束!

### Java 中的逆变 #### 逆变 (Contravariance) 在Java中,逆变是指允许使用某个的超类来替代该。具体来说,`? super T` 表示可以接受 `T` 类或其任何超类的实例。这一特性主要应用于写入操作,确保能够向集合中添加合适的元素。 例如: ```java List<? super Integer> list = new ArrayList<>(); list.add(1); // 合法, 因为Integer是Number的一个子类 // list.get(0) 返回 Object 类,因为无法确定确切类 ``` 上述代码展示了如何利用逆变机制实现更灵活的数据存储方式[^1]。 #### (Covariance) 相对于逆变而言,则是指当一个作为另一个的子类时所表现出的行为模式。即对于两个不同的实际参数化类A<T1>, B<T2>, 如果存在继承关系使得T1是T2的子类,则可以说A<T1>也是B<T2>的一种特例形式。在Java里我们通常看到的形式就是`<?> extends T`, 它意味着此位置上的类量既可以是具体的`T`也可以是从`T`派生出来的任意子类。 下面是一个简单的例子说明的应用场景: ```java public class Animal {} public class Dog extends Animal {} List<Dog> dogs = Arrays.asList(new Dog()); List<? extends Animal> animals = dogs; for (Animal animal : animals){ System.out.println(animal); } ``` 这里可以看到由于采用了的方式定义列表animals, 所以可以直接赋值给由Dog组成的列表dogs而不必担心编译错误的发生[^3]. #### 不性(Invariance) 值得注意的是,在某些情况下,既不支持也不支持逆变的情况被称为不性。这意味着只有当两个的具体类完全一致的情况下才能互相转换。比如`ArrayList<String>`就不能被当作`ArrayList<Object>`处理,即使String确实是Object的子类之一。 总结起来,通过合理运用这些概念可以帮助开发者编写更加通用且安全高效的程序逻辑结构。同时也能有效减少不必要的强制转所带来的风险以及提高代码可读性和维护便利度。
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