Java中函数参数的协变 contravariance

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Java 中协变和逆变的函数参数

在 Java 中，函数参数在协变和逆变方面表现出不同的行为。这会影响方法签名与继承关系的交互方式。

协变（covariant）

协变允许函数在派生类中以更具体的类型声明参数。这意味着基类可以接收派生类型的对象作为参数，但反之则不行。

class Animal {
    public void eat(Animal food) {}
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat(Animal food) {}  // 协变：派生类参数类型更具体
}

在此示例中，Animal 类的 eat 方法声明了一个 Animal 类型的参数。派生的 Dog 类可以覆盖 eat 方法并声明一个更具体的 Dog 类型的参数。这允许 Dog 类的方法接收 Dog 的对象，而 Animal 方法不能接收 Dog 的对象。

逆变（contravariant）

逆变允许函数在派生类中以更一般的类型声明参数。这意味着派生类可以接收基类型的对象作为参数，但反之则不行。

interface Consumer<T> {
    void consume(T value);
}

class Cat implements Consumer<Cat> {}  // 逆变：派生类参数类型更一般

class Animal implements Consumer<Animal> {
    @Override
    public void consume(Animal value) {}
}

在此示例中，Consumer 接口声明了一个泛型方法 consume，接受一个 T 类型对象。Cat 类实现了 Consumer 接口并声明了一个更一般的 Animal 类型的参数。这允许 Cat 类的方法接收 Animal 的对象，而 Animal 方法不能接收 Cat 的对象。

实战案例：Comparable 接口

Comparable 接口定义了一个 compareTo 方法，用于比较两个对象的顺序。该接口支持协变和逆变。

interface Comparable<T> {
    int compareTo(T other);  // 协变：返回类型更具体
}

Comparable 接口声明了一个协变返回类型。派生类可以覆盖 compareTo 方法并返回一个更具体的类型。

class Dog implements Comparable<Dog> {
    @Override
    public int compareTo(Dog other) {  // 协变：返回类型更具体
        return 0;
    }
}

此外，Comparable 接口还支持逆变参数。这意味着派生类可以将更具体的类型作为参数传递。

class Animal implements Comparable<Animal> {
    @Override
    public int compareTo(Animal other) {  // 逆变：参数类型更一般
        return 0;
    }

    public int compareTo(Dog other) {  // 逆变：参数类型更一般
        return 0;
    }
}

通过协变和逆变的参数，Java 允许方法签名与继承关系灵活交互，以创建可扩展且类型安全的代码。

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