Java override方法时返回类型协变、实参逆变

本是古典何须时尚 2021-10-15 05:25 229阅读 0赞

# Covariant(协变) 与 Contravariant(逆变) #

逆变与协变用来描述类型转换（type transformation）后的继承关系：（从继承关系来看，继承树从上到下，从父类到子类是协变，从子类到父类则是逆变）

*  当本使用父类的地方，却使用了子类，则称为Covariant(协变)。
 *  当本实用子类的地方，却使用了父类，则称为Contravariant(逆变)。
 *  当使用类没有发生变化，则称为invariant(不变)。

具体到Java语言中，则是：

*  当子类覆盖父类方法时，返回类型可以协变（假设A是B的父类，父类方法返回A，子类覆盖父类方法时却返回B，从返回类型A到返回类型B，发生了协变；当然也可以不变，这是肯定得）。
 *  当实参传递给形参，参数类型可以逆变（实参类型为子类，而形参类型为父类，从子类到父类，发生了逆变；注意这里与继承覆盖这些无关）。

以上两点也符合协变与逆变的本质——里氏替换原则：所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。即Java中父类引用可以指向子类对象。

# 协变例子（override方法时返回类型协变） #

class Grain { 
      public String toString() {  return "Grain"; }
    }
    
    class Wheat extends Grain { 
      public String toString() {  return "Wheat"; }
    }
    
    class Mill { 
      Grain process() {  return new Grain(); }
    }
    
    class WheatMill extends Mill { 
      @override
      Wheat process() {  return new Wheat(); }
      //返回值Wheat是父类方法返回值Grain的子类，发生协变
    }
    
    public class CovariantReturn { 
      public static void main(String[] args) { 
        Mill m = new Mill();
        Grain g = m.process();
        System.out.println(g);
        m = new WheatMill();
        g = m.process();
        System.out.println(g);
      }
    } /* Output: Grain Wheat */

注意WheatMill 覆盖子类方法时，返回值类型发生了协变。

# 逆变例子（实参逆变） #

class Grain { 
        public String toString() {  return "Grain"; }
    }
    
    class Wheat extends Grain { 
        public String toString() {  return "Wheat"; }
    }
    
    class Mill { 
        void process(Grain g) {  System.out.println("Mill "+g); }
    }
    
    public class Ex10 { 
        public static void main(String[] args) { 
            Wheat w = new Wheat();
            new Mill().process(w);
        }
    } /* Output: Mill Wheat */

`new Mill().process(w)`实参类型为子类，而形参类型为父类，从子类Wheat到父类Grain，发生了逆变。

# 逆变不能用在覆盖父类方法的参数类型 #

class Grain { 
        public String toString() {  return "Grain"; }
    }
    
    class Wheat extends Grain { 
        public String toString() {  return "Wheat"; }
    }
    
    class Mill { 
        void process(Wheat w) {  System.out.println("Mill "+w); }
    }
    
    class WheatMill extends Mill { 
        //@Override 注意加此句报错，因为父类没有这样的签名的方法
        void process(Grain g) {  System.out.println("WheatMill "+g); }//此方法从未被使用，应该解释为函数重载
    }
    
    public class Ex10 { 
        public static void main(String[] args) { 
            Wheat w = new Wheat();
            new Mill().process(w);
            new WheatMill().process(w);
        }
    }/* Output: Mill Wheat Mill Wheat */

override方法时，父类类型参数和子类类型参数是严格区分开来了的。所以，这个例子实际展示了overload重载函数。