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Java中kotlin的協(xié)變與逆變是什么
小編給大家分享一下Java中kotlin的協(xié)變與逆變是什么，希望大家閱讀完這篇文章后大所收獲，下面讓我們一起去探討吧！
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java基礎(chǔ)教程欄目今天介紹kotlin的協(xié)變與逆變。
前言
為了更好地理解 kotlin 和 Java 中的協(xié)變與逆變，先看一些基礎(chǔ)知識(shí)。
普通賦值
在 Java 中，常見的賦值語句如下：
A a = b;復(fù)制代碼
賦值語句必須滿足的條件是：左邊要么是右邊的父類，要么和右邊類型一樣。即 A 的類型要“大于”B 的類型，比如 Object o = new String("s"); 。為了方便起見，下文中稱作 A > B。
除了上述最常見的賦值語句，還有兩種其他的賦值語句：
函數(shù)參數(shù)的賦值
public void fun(A a) {}// 調(diào)用處賦值B b = new B();
fun(b);復(fù)制代碼在調(diào)用 fun(b) 方法時(shí)，會(huì)將傳入的 B b 實(shí)參賦值給形參 A a，即 A a = b 的形式。同樣的，必須要滿足形參類型大于實(shí)參，即 A > B。
函數(shù)返回值的賦值
public A fun() {
B b = new B(); return b;
}
復(fù)制代碼函數(shù)返回值類型接收實(shí)際返回類型的值，實(shí)際返回類型 B b 相當(dāng)于賦值給了函數(shù)返回值類型 A a，即 B b 賦值給了 A a, 即 A a = b，那么必須滿足 A > B 的類型關(guān)系。
所以，無論哪種賦值，都必須滿足左邊類型 > 右邊類型，即 A > B。
Java 中的協(xié)變與逆變
有了前面的基礎(chǔ)知識(shí)，就可以方便地解釋協(xié)變與逆變了。
如果類 A > 類 B，經(jīng)過一個(gè)變化 trans 后得到的 trans(A) 與 trans(B) 依舊滿足 trans(A) > trans(B)，那么稱為協(xié)變。
逆變則剛好相反，如果類 A > 類 B，經(jīng)過一個(gè)變化 trans 后得到的 trans(A) 與 trans(B) 滿足 trans(B) > trans(A)，稱為逆變。
比如大家都知道 Java 的數(shù)組是協(xié)變的，假如 A > B，那么有 A[] > B[]，所以 B[] 可以賦值給 A[]。舉個(gè)例子：
Integer[] nums = new Integer[]{};
Object[] o = nums; // 可以賦值，因?yàn)閿?shù)組的協(xié)變特性所以由 Object > Integer 得到 Object[] > Integer[]復(fù)制代碼但是 Java 的泛型則不滿足協(xié)變，如下：
Listl = new ArrayList<>(); List
上述代碼報(bào)錯(cuò)，就是因?yàn)?，雖然 Object > Integer，但是由于泛型不滿足協(xié)變，所以 List > List 是不滿足的，既然不滿足左邊大于右邊這個(gè)條件，從前言中我們知道，自然就不能將 List
Java 中泛型如何實(shí)現(xiàn)協(xié)變與逆變
從前面我們知道，在 Java 中泛型是不支持型變的，但是這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)讓人很奇怪的疑惑，也是很多講泛型的文章中提到的：
如果 B 是 A 的子類，那么 List 就應(yīng)該是 List 的子類呀！這是一個(gè)非常自然而然的想法！
但是很抱歉，由于種種原因，Java 并不支持。但是，Java 并不是完全抹殺了泛型的型變特性，Java 提供了 和 使泛型擁有協(xié)變和逆變的特性。
與
稱為上界通配符， 稱為下界通配符。使用上界通配符可以使泛型協(xié)變，而使用下界通配符可以使泛型逆變。
比如之前舉的例子
Listl = new ArrayList<>(); List
如果使用上界通配符，
Listl = new ArrayList<>(); List o = l;// 可以通過編譯復(fù)制代碼
這樣，List 的類型就大于 List
同樣，下界通配符 可以實(shí)現(xiàn)逆變，如：
public List fun(){
List上述代碼怎么就實(shí)現(xiàn)逆變了呢？首先，Object > Integer；另外，從前言我們知道，函數(shù)返回值類型必須大于實(shí)際返回值類型，在這里就是 List > List，和 Object > Integer 剛好相反。也就是說，經(jīng)過泛型變化后，Object 和 Integer 的類型關(guān)系翻轉(zhuǎn)了，這就是逆變，而實(shí)現(xiàn)逆變的就是下界通配符 。
從上面可以看出， 中的上界是 T，也就是說 所泛指的類型都是 T 的子類或 T 本身，所以 T 大于 。 中的下界是 T，也就是說 所泛指的類型都是 T 的父類或 T 本身，所以 大于 T。
雖然 Java 使用通配符解決了泛型的協(xié)變與逆變的問題，但是由于很多講到泛型的文章都晦澀難懂，曾經(jīng)讓我一度感慨這 tm 到底是什么玩意？直到我在 stackoverflow 上發(fā)現(xiàn)了通俗易懂的解釋(是的，前文大部分內(nèi)容都來自于 stackoverflow 中大神的解釋)，才終于了然。其實(shí)只要抓住賦值語句左邊類型必須大于右邊類型這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)一切就都很好懂了。
PECS
PECS 準(zhǔn)則即 Producer Extends Consumer Super，生產(chǎn)者使用上界通配符，消費(fèi)者使用下界通配符。直接看這句話可能會(huì)讓人很疑惑，所以我們追本溯源來看看為什么會(huì)有這句話。
首先，我們寫一個(gè)簡單的泛型類：
public class Container{ private T item; public void set(T t) { item = t; } public T get() { return item; } }復(fù)制代碼
然后寫出如下代碼：
Container
代碼 (1)，Container 編譯報(bào)錯(cuò)，因?yàn)榉盒褪遣恍妥兊模?Container
代碼 (2)，加了上界通配符以后，支持泛型協(xié)變，Container
既然代碼 (2) 通過編譯，那代碼 (3) 為什么會(huì)報(bào)錯(cuò)呢？因?yàn)榇a (3) 嘗試把 String 類型賦值給 類型。顯然，編譯器只知道 是 Obejct 的某一個(gè)子類型，但是具體是哪一個(gè)并不知道，也許并不是 String 類型，所以不能直接將 String 類型賦值給它。
從上面可以看出，對(duì)于使用了 的類型，是不能寫入元素的，不然就會(huì)像代碼 (3) 處一樣編譯報(bào)錯(cuò)。
但是可以讀取元素，比如代碼 (4) 。并且該類型只能讀取元素，這就是所謂的“生產(chǎn)者”，即只能從中讀取元素的就是生產(chǎn)者，生產(chǎn)者就使用 通配符。
消費(fèi)者同理，代碼如下：
Containerc = new Container
代碼 (1) 編譯報(bào)錯(cuò)，因?yàn)榉盒筒恢С帜孀?。而且就算不懂泛型，這個(gè)代碼的形式一眼看起來也是錯(cuò)的。
代碼 (2) 編譯通過，因?yàn)榧恿? 通配符后，泛型逆變。
代碼 (3) 編譯通過，它把 String 類型賦值給 ， 泛指 String 的父類或 String，所以這是可以通過編譯的。
代碼 (4) 編譯報(bào)錯(cuò)，因?yàn)樗鼑L試把 賦值給 String，而 大于 String，所以不能賦值。事實(shí)上，編譯器完全不知道該用什么類型去接受 c.get() 的返回值，因?yàn)樵诰幾g器眼里 是一個(gè)泛指的類型，所有 String 的父類和 String 本身都有可能。
同樣從上面代碼可以看出，對(duì)于使用了 的類型，是不能讀取元素的，不然就會(huì)像代碼 (4) 處一樣編譯報(bào)錯(cuò)。但是可以寫入元素，比如代碼 (3)。該類型只能寫入元素，這就是所謂的“消費(fèi)者”，即只能寫入元素的就是消費(fèi)者，消費(fèi)者就使用 通配符。
綜上，這就是 PECS 原則。
kotlin 中的協(xié)變與逆變
kotlin 拋棄了 Java 中的通配符，轉(zhuǎn)而使用了聲明處型變與類型投影。
聲明處型變
首先讓我們回頭看看 Container 的定義：
public class Container{ private T item; public void set(T t) { item = t; } public T get() { return item; } }復(fù)制代碼
在某些情況下，我們只會(huì)使用 Container 或者 Container ，意味著我們只使用 Container 作為生產(chǎn)者或者 Container 作為消費(fèi)者。
既然如此，那我們?yōu)槭裁匆诙x Container 這個(gè)類的時(shí)候要把 get 和 set 都定義好呢？試想一下，如果一個(gè)類只有消費(fèi)者的作用，那定義 get 方法完全是多余的。
反過來說，如果一個(gè)泛型類只有生產(chǎn)者方法，比如下面這個(gè)例子（來自 kotlin 官方文檔）:
// Javainterface Source{ T nextT(); // 只有生產(chǎn)者方法}// Javavoid demo(Source strs) { Source
在 Source 類型的變量中存儲(chǔ) Source 實(shí)例的引用是極為安全的——因?yàn)闆]有消費(fèi)者-方法可以調(diào)用。然而 Java 依然不讓我們直接賦值，需要使用上界通配符。
但是這是毫無意義的，使用通配符只是把類型變得更復(fù)雜，并沒有帶來額外的價(jià)值，因?yàn)槟苷{(diào)用的方法還是只有生產(chǎn)者方法。但 Java 編譯器只認(rèn)死理。
所以，如果我們能在使用之前確定一個(gè)類是生產(chǎn)者還是消費(fèi)者，那在定義類的時(shí)候直接聲明它的角色豈不美哉？
這就是 kotlin 的聲明處型變，直接在類聲明的時(shí)候，定義它的型變行為。
比如：
class Container{ // (1) private var item: T? = null fun get(): T? = item } val c: Container = Container ()// （2）編譯通過，因?yàn)?T 是一個(gè) out-參數(shù)復(fù)制代碼
(1) 處直接使用
同樣的，對(duì)于消費(fèi)者來說，
class Container{ // (1) private var item: T? = null fun set(t: T) { item = t } }val c: Container = Container () // (2) 編譯通過,因?yàn)?T 是一個(gè) in-參數(shù)復(fù)制代碼
代碼 (1) 處使用 Container c = new Container。
這就是聲明處型變，在類聲明的時(shí)候使用 out 和 in 關(guān)鍵字，在使用時(shí)可以直接寫出泛型型變的代碼。
而 Java 在使用時(shí)必須借助通配符才能實(shí)現(xiàn)泛型型變，這是使用處型變。
類型投影
有時(shí)一個(gè)類既可以作生產(chǎn)者又可以作消費(fèi)者，這種情況下，我們不能直接在 T 前面加 in 或者 out 關(guān)鍵字。比如：
class Container{ private var item: T? = null fun set(t: T？) { item = t } fun get(): T? = item }復(fù)制代碼
考慮這個(gè)函數(shù)：
fun copy(from: Container, to: Container ) { to.set(from.get()) }復(fù)制代碼
當(dāng)我們實(shí)際使用該函數(shù)時(shí)：
val from = Container()val to = Container () copy(from, to) // 報(bào)錯(cuò)，from 是 Container 類型，而 to 是 Container 類型復(fù)制代碼
這樣使用的話，編譯器報(bào)錯(cuò)，因?yàn)槲覀儼褍蓚€(gè)不一樣的類型做了賦值。用 kotlin 官方文檔的話說，copy 函數(shù)在”干壞事“， 它嘗試寫一個(gè) Any 類型的值給 from， 而我們用 Int 類型來接收這個(gè)值，如果編譯器不報(bào)錯(cuò)，那么運(yùn)行時(shí)將會(huì)拋出一個(gè) ClassCastException 異常。
所以應(yīng)該怎么辦？直接防止 from 被寫入就可以了！
將 copy 函數(shù)改為如下所示：
fun copy(from: Container, to: Container ) { // 給 from 的類型加了 out to.set(from.get()) }val from = Container ()val to = Container () copy(from, to) // 不會(huì)再報(bào)錯(cuò)了復(fù)制代碼
這就是類型投影：from 是一個(gè)類受限制的（投影的）Container 類，我們只能把它當(dāng)作生產(chǎn)者來使用，它只能調(diào)用 get() 方法。
同理，如果 from 的泛型是用 in 來修飾的話，則 from 只能被當(dāng)作消費(fèi)者使用，它只能調(diào)用 set() 方法，上述代碼就會(huì)報(bào)錯(cuò)：
fun copy(from: Container, to: Container ) { // 給 from 的類型加了 in to.set(from.get()) }val from = Container ()val to = Container () copy(from, to) // 報(bào)錯(cuò)復(fù)制代碼
其實(shí)從上面可以看到，類型投影和 Java 的通配符很相似，也是一種使用時(shí)型變。
為什么要這么設(shè)計(jì)？
為什么 Java 的數(shù)組是默認(rèn)型變的，而泛型默認(rèn)不型變呢？其實(shí) kolin 的泛型默認(rèn)也是不型變的，只是使用 out 和 in 關(guān)鍵字讓它看起來像泛型型變。
為什么這么設(shè)計(jì)呢？為什么不默認(rèn)泛型可型變呢？
在 stackoverflow 上找到了答案，參考：stackoverflow.com/questions/1…
Java 和 C# 早期都是沒有泛型特性的。
但是為了支持程序的多態(tài)性，于是將數(shù)組設(shè)計(jì)成了協(xié)變的。因?yàn)閿?shù)組的很多方法應(yīng)該可以適用于所有類型元素的數(shù)組。
比如下面兩個(gè)方法：
boolean equalArrays (Object[] a1, Object[] a2);void shuffleArray(Object[] a);復(fù)制代碼第一個(gè)是比較數(shù)組是否相等；第二個(gè)是打亂數(shù)組順序。
語言的設(shè)計(jì)者們希望這些方法對(duì)于任何類型元素的數(shù)組都可以調(diào)用，比如我可以調(diào)用 shuffleArray(String[] s) 來把字符串?dāng)?shù)組的順序打亂。
出于這樣的考慮，在 Java 和 C# 中，數(shù)組設(shè)計(jì)成了協(xié)變的。
然而，對(duì)于泛型來說，卻有以下問題：
// Illegal code - because otherwise life would be BadListdogs = new List (); List animals = dogs; // Awooga awoogaanimals.add(new Cat());// (1)Dog dog = dogs.get(0); //(2) This should be safe, right?復(fù)制代碼 如果上述代碼可以通過編譯，即 List
可以賦值給 List ，List 是協(xié)變的。接下來往 List 中 add 一個(gè) Cat()，如代碼 (1) 處。這樣就有可能造成代碼 (2) 處的接收者 Dog dog和dogs.get(0)的類型不匹配的問題。會(huì)引發(fā)運(yùn)行時(shí)的異常。所以 Java 在編譯期就要阻止這種行為，把泛型設(shè)計(jì)為默認(rèn)不型變的。
總結(jié)
1、Java 泛型默認(rèn)不型變，所以 List
2、Kotlin 泛型其實(shí)默認(rèn)也是不型變的，只不過使用 out 和 in 關(guān)鍵字在類聲明處型變，可以達(dá)到在使用處看起來像直接型變的效果。但是這樣會(huì)限制類在聲明時(shí)只能要么作為生產(chǎn)者，要么作為消費(fèi)者。
使用類型投影可以避免類在聲明時(shí)被限制，但是在使用時(shí)要使用 out 和 in 關(guān)鍵字指明這個(gè)時(shí)刻類所充當(dāng)?shù)慕巧窍M(fèi)者還是生產(chǎn)者。類型投影也是一種使用處型變的方法。
看完了這篇文章，相信你對(duì)Java中kotlin的協(xié)變與逆變是什么有了一定的了解，想了解更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！
新聞標(biāo)題：Java中kotlin的協(xié)變與逆變是什么
文章URL：http://www.xueling.net.cn/article/pdcjoj.html