导读 | 有人会纳闷,为什么Number的对象可以由Integer实例化,而ArrayList |
在介绍逆变与协变之前,先引入Liskov替换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)。
LSP由Barbara Liskov于1987年提出,其定义如下:
所有引用基类(父类)的地方必须能透明地使用其子类的对象。
LSP包含以下四层含义:
前面的两层含义比较好理解,后面的两层含义会在下文中详细解释。根据LSP,我们在实例化对象的时候,可以用其子类进行实例化,比如:
Number num = new Integer(1);
逆变与协变用来描述类型转换(type transformation)后的继承关系,其定义: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);
接下来,我们看看Java中的常见类型转换的协变性、逆变性或不变性。
泛型:
令f(A)=ArrayList,那么f(?)时逆变、协变还是不变的呢?如果是逆变,则ArrayList
数组: 令f(A)=[]A,容易证明数组是协变的: 调用方法result = method(n);根据Liskov替换原则,传入形参n的类型应为method形参的子类型,即typeof(n)≤typeof(method's parameter);result应为method返回值的基类型,即typeof(methods's return)≤typeof(result): 在Java 1.4中,子类覆盖(override)父类方法时,形参与返回值的类型必须与父类保持一致: 从Java 1.5开始,子类覆盖父类方法时允许协变返回更为具体的类型: Java中泛型是不变的,可有时需要实现逆变与协变,怎么办呢?这时,通配符?派上了用场: extends=""?>实现了泛型的协变,比如: super=""?>实现了泛型的逆变,比如: 为什么(开篇代码中)List extends="" number=""?> list在add Integer和Float会发生编译错误?首先,我们看看add的实现: 在调用add方法时,泛型E自动变成了 extends="" number=""?>,其表示list所持有的类型为在Number与Number派生子类中的某一类型,其中包含Integer类型却又不特指为Integer类型(Integer像个备胎一样!!!),故add Integer时发生编译错误。为了能调用add方法,可以用super关键字实现: super="" number=""?>表示list所持有的类型为在Number与Number的基类中的某一类型,其中Integer与Float必定为这某一类型的子类;所以add方法能被正确调用。从上面的例子可以看出,extends确定了泛型的上界,而super确定了泛型的下界。 现在问题来了:究竟什么时候用extends什么时候用super呢?《Effective Java》给出了答案: PECS: producer-extends, consumer-super. 要实现pushAll(Iterable
假设有一个实例化Stack
要实现popAll(Collection
同样地,假设有一个实例化Stack
Number[] numbers = new Integer[3];
static Number method(Number num) {
return 1;
}
Object result = method(new Integer(2)); //correct
Number result = method(new Object()); //error
Integer result = method(new Integer(2)); //error
class Super {
Number method(Number n) { ... }
}
class Sub extends Super {
@Override
Number method(Number n) { ... }
}
class Super {
Number method(Number n) { ... }
}
class Sub extends Super {
@Override
Integer method(Number n) { ... }
}
List extends="" number=""?> list = new ArrayList
List super="" number=""?> list = new ArrayList
public interface List
List super="" number=""?> list = new ArrayList
比如,一个简单的Stack API:
public class Stack
public void pushAll(Iterable
// Wildcard type for parameter that serves as an E producer
public void pushAll(Iterable extends="" e=""?> src) {
for (E e : src)
push(e);
}
// popAll method without wildcard type - deficient!
public void popAll(Collection