协变与逆变 · Kotin知识点难点归纳总结

[TOC] ## 协变与逆变类或者接口上的泛型参数可以添加out或者in关键字。对于泛型类型参数， * **out关键字**用于指定该类型参数是**协变Covariant**； * **in关键字**用于指定该类型参数是**逆变Contravariance**。协变与逆变其实是C#语言4.0以后新增的高级特性， * **协变是将父类变为具体子类，协变类型作为消费者，只能读取不能写入**， * **逆变是将子类变为具体父类，逆变作为生产者，只能写入不能读取**。 Kotlin语言在1.0版本时就将其引入到语法体系中来了。本节我们将对协变与逆变进行详细讲解。 ### 协变在上一小节中的脚下留心中讲到，B类是A类的子类型，默认情况下Xxx＜B＞不是Xxx＜A＞的子类型。但是**通过out关键字可以使Xxx＜B＞是Xxx＜A＞的子类型，这样的操作叫作协变**。接下来我们稍微修改上面的代码来通过out关键字可以让Xxx＜B＞是Xxx＜A＞的子类型。修改后的代码如下所示。 ``` open class Animal { fun bathe() { println("开开心心地洗澡...") } } class Cat : Animal() //猫类 class PetShop<T : Animal>(var animals: List<T>)//宠物店类 //帮所有的宠物洗澡 fun batheAll(petShop: PetShop<out Animal>) { for (animal: Animal in petShop.animals) { animal.bathe() //开始洗澡 } } fun main(args: Array<String>) { val cat1 = Cat() //第1只猫 val cat2 = Cat() //第2只猫 val animals = listOf<Cat>(cat1, cat2) //宠物装入一个集合 val petShop = PetShop<Cat>(animals) //将宠物送到宠物店 batheAll(petShop) // 编译器报错 } ``` 运行结果： ``` 开开心心地洗澡… 开开心心地洗澡… ``` 上述代码中，虽然Cat是Animal的子类型，但是`PetShop＜Cat＞`不是`PetShop＜Animal＞`的子类型，在第19行代码中调用batheAll()方法后程序正常运行，并不会像之前示例中的代码出现类型不匹配的编译问题，这是因为**在batheAll()方法的参数中添加了一个out关键字，这个关键字可以帮助泛型参数`＜Animal＞`支持协变（将父类变为具体子类）**。 >[info] **总结** out关键字使用的几种情况（1）out关键字**只能出现在泛型类或者泛型接口的泛型参数声明上**，不能出现在泛型方法的泛型参数声明上。（2）out关键字修饰泛型类或者泛型接口的泛型参数时会**支持协变**的 ### 逆变根据上面章节中的脚下留心的内容可知，如果A是B的子类型，默认情况下Xxx＜A＞不是Xxx＜B＞的子类型，通过out关键字使Xxx＜A＞变成Xxx＜B＞的子类型时，这样的变化叫作协变。与out关键字对应的是in关键字，in关键字与out关键字有相反的功能，可以使Xxx＜A＞不是Xxx＜B＞的子类型，这样的变化叫作逆变。接下来我们通过一个案例来验证in关键字使泛型参数支持逆变，具体代码如下所示。 ``` open class Animal class Cat : Animal() {} class Dog : Animal() {} //定义宠物店类 class PetShop<in T> { fun feed(animal: T) { if (animal is Cat) { println("喂食小猫...") } else if (animal is Dog) { println("喂食小狗...") } } } //定义喂猫的方法 fun feedCat(petShop: PetShop<Cat>): Unit { petShop.feed(Cat()) } fun main(args: Array<String>) { feedCat(PetShop<Animal>()) } ``` 运行结果： ``` 喂食小猫… ``` 上述代码中，feedCat()方法中需要传递的参数类型是`PetShop＜Cat＞`，在第19行调用这个方法时，传递的是`PetShop＜Animal＞`类型的参数，程序没报错并且运行成功。根据代码可知Cat是Animal的子类型，根据运行结果可知PetShop＜Animal＞是PetShop＜Cat＞子类型，这是由于在第5行代码中PetShop＜in T＞泛型参数上使用了in关键字，**in关键字使泛型参数产生了逆变（将子类变为具体父类）**。 >[info]总结 in关键字使用的几种情况（1）in关键字**可以出现在泛型类或者泛型接口的泛型参数声明**上，**不能出现在泛型方法的泛型参数声明上**。（2）in关键字修饰泛型类或者泛型接口中的泛型参数时会**支持逆变**。（3）**泛型参数T在使用了in关键字之后，不能声明成val或者var类型的变量**。 ### 点变型（声明点变型和使用点变型）前几个小节中说到的out、in关键字都是出现在类或者接口中的泛型参数声明的时候，这样做确实比较方便，因为它们的作用范围比较广，可以应用到所有类被使用的地方。这种**把out、in关键字放在泛型参数声明处的情况被称为声明点变型**。需要注意的是，**如果泛型参数中使用了var类型变量，则此处无法使用out、in关键字，也就不能声明点变型**。 **除了在类或接口中定义泛型参数时使用out、in关键字之外，还可以在泛型参数出现的具体位置使用out、in关键字**，这种变型被称为**使用点变型**。接下来我们通过一个案例来解释使用点变型。具体代码如下所示。 ``` open class Fruit(val name: String) open class Mammal(val name: String) class Banana : Fruit("香蕉") class Pear : Fruit("梨子") class Lion : Mammal("狮子") class Tiger : Mammal("老虎") class Forest<T>(var content: T) //打印Box中的Fruit的name fun printFruit(forest: Forest<out Fruit>) { println(forest.content.name) } //打印Box中的Animal的name fun printMammal(forest: Forest<out Mammal>) { println(forest.content.name) } fun main(args: Array<String>) { val bananaForest = Forest<Banana>(Banana()) val pearForest = Forest<Pear>(Pear()) val lionForest = Forest<Lion>(Lion()) val tigerForest = Forest<Tiger>(Tiger()) printFruit(bananaForest) printFruit(pearForest) printMammal(lionForest) printMammal(tigerForest) } ``` 运行结果： ``` 香蕉梨子狮子老虎 ``` 上述代码中，在第7行代码中定义泛型Forest时，没有使用关键字out、in。由于在定义泛型Forest时，泛型参数中使用了var类型变量，因此也无法在此处使用out、in关键字，也就没有声明点变型。在上述代码的**第8和12行中，在泛型参数出现的位置使用了out关键字，这个关键字使泛型参数进行了协变**。在printFruit()方法中传递的形参是`Forest＜out Fruit＞`类型，在第17和18行代码中向该方法中传递的是`Forest＜Banana＞`、`Forest＜Pear＞`类型，由于这两种类型都是`Forest＜out Fruit＞`的子类型，因此传递这两个类型都是可行的。同样，由于`Forest＜Lion＞`、`Forest＜Tiger＞`都是`Forest＜out Mammal＞`子类型，因此在printMammal()方法中传递这两个泛型类型的参数也是可以的。