引子
《Effective Java》中第25条中《列表优于数组》中提到数组是协变的,相反泛型是不可变的
其实用于描述Java类型转换后的继承关系一共有三种,协变
,逆变
,不可变
其定义为:
如果A、B表示类型 f(⋅) 表示类型转换,≤ 表示继承关系(比如,A≤B 表示A是由B派生出来的子类);
f(⋅) 是逆变(contravariant)的,当
A≤B
时有f(B)≤f(A)
成立f(⋅) 是协变(covariant)的,当
A≤B
时有f(A)≤f(B)
成立f(⋅) 是不变(invariant)的,当
A≤B
时上述两个式子均不成立,即f(A)与f(B)相互之间没有继承关系
协变
数组是协变的,那就意味着String是Object的子类,则String[] 是 Object[]的子类,但是会有一个问题:
Object[] objArray = new Integer[1];
objArray[0] = "a string";
这段代码是合法的,但是在运行时就会因为类型不符报错
不可变
泛型是不可变的,这意味着
ArrayList<Object> objArray = new ArrayList<Object>();
objArray.add("a string");
是无法通过编译的。根据不可变的定义,ArrayList<Object> 和 ArrayList<String>没有继承关系
这样的设计是为了保证类型安全,根据《Effective Java》中的说法:
// Why generic array creation is illegal - won't compile
List<String>[] stringLists = new ArrayList<String>[1]; // (1)
List<Integer> intList = Arrays.asList(42); // (2)
Object[] objects = stringLists; // (3)
objects[0] = intList; // (4)
String s = stringLists[0].get(0); // (5)
假设(1)是编译正确的,那么在(5)的时候就必然会出现类型不匹配,因为它尝试把整型赋值给字符类型的
泛型类型中利用通配符(extends/super)来实现协变和逆变
List<? extends Fruit> 表明每个item是Fruit/Fruit的子类,这其实表明了泛型的上线,实现了协变
同样,List<? super Fruit> 表明每个item都是Fruit/Furit的基类,这表明了泛型的下线,实现了逆变
泛型的协变/逆变使用依靠着一个PECS原则,即Provider Extends Consumer Super
还以List为例:
// 前提为Apple为Fruit的派生子类
List<? extends Fruit> list = new ArrayList<Apple>();
list.add(new Apple());
这样的写法是无法通过编译的,会提示类型不符,因为? extends Furit
表明了Furit或者Furit的派生子类
。如果我们存入Apple,在get时强转为Apple自然是不会有问题,但是如果我存入Banana,同样是水果,那么在get时就会报错,这样是类型不安全的
泛型通过擦除来实现的,
? extends Furit
在编译阶段只是一个标记,和数组具体化类型是不一样的
那么作为一个Consumer,应当使用super
// 前提为Apple为Fruit的派生子类
List<? super Fruit> list = new ArrayList<Food>();
list.add(new Apple());
这段代码是编译通过的,只要类型要求是Fruit/Fruit的基类,那么存入的类型必定可以强转为Fruit/Fruit的基类,是类型安全的