kotlin协变和逆变

# 协变和逆变的概念及示例

## 协变(Covariance)

协变允许使用子类型的实例代替泛型类型的实例。例如,如果 `Dog` 是 `Animal` 的子类,那么 `List<Dog>` 可以被视为 `List<Animal>` 的一个特化版本。

### 示例

假设我们有一个函数,它接受一个 `List<Animal>` 并打印出每个动物的名字:

```kotlin
fun printAnimalNames(animals: List<Animal>) {
    animals.forEach { println(it.name) }
}

如果某人有一个 List<Dog> 并想使用这个函数,协变使得这成为可能:

val dogs: List<Dog> = listOf(Dog("Buddy"), Dog("Max"))
printAnimalNames(dogs) // 正确使用,因为 List<Dog> 是 List<Animal> 的协变

图解

List<Animal>
     ^
     |
List<Dog>  <-- 协变关系

逆变(Contravariance)

逆变允许使用超类型的实例代替泛型类型的实例。例如,如果 DogAnimal 的子类,那么 List<Animal> 可以被视为 List<Dog> 的一个泛化版本。

示例

假设我们有一个函数,它接受一个 List<Dog> 并为每只狗洗澡:

fun batheDogs(dogs: List<Dog>) {
    dogs.forEach { it.bathe() }
}

如果某人有一个 List<Animal> 并想使用这个函数,逆变在这里是不适用的:

val animals: List<Animal> = listOf(Dog(), Cat())
batheDogs(animals as List<Dog>) // 错误:不能直接转换,因为不满足逆变

图解

List<Dog>
     ^
     |
List<Animal>  <-- 逆变关系(不直接支持)

星号投影(Star Projection)

星号投影允许我们忽略泛型的具体类型,它是一种特殊的协变形式。这在你需要操作泛型集合,但不需要关心其具体类型时非常有用。

示例

假设我们有一个函数,它接受任何类型的 List<*> 并打印出元素的数量:

fun printListSize(list: List<*>) {
    println("The list has ${list.size} elements")
}

无论是 List<Dog>List<Animal> 还是任何其他类型的列表,都可以传递给这个函数:

val dogs: List<Dog> = listOf(Dog(), Dog())
val animals: List<Animal> = listOf(Dog(), Cat())
printListSize(dogs) // 正确使用
printListSize(animals) // 也正确使用

图解

List<*>

星号投影允许我们以一种类型安全的方式处理未知类型的集合。

结论

协变和逆变提供了一种机制,使得泛型类型可以更加灵活地使用。协变允许我们使用更具体的类型作为参数,而逆变允许我们使用更一般的类型作为参数。然而,逆变需要谨慎使用,以避免违反类型安全。星号投影提供了一种折衷方案,允许我们在不需要具体类型信息时操作集合。

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