Java Generics

这里讨论一下Java中的泛型(Generics)，重点说明协变(covariant)和逆变(contravariance)

首先，在Java中，泛型类型是不变（invariant）的，这意味这 List<String> 并不是 List<Object> 的子类。并且使用有界通配符（bounded wildcards）可以增加API的灵活性。 为了方便下面讨论，我们这里定义3个有继承关系的类： Animal, Cat, Dog

class Animal {}
class Cat extends Animal {}
class Dog extends Animal {}

协变(covariant) Link to heading

首先我们查看一下 Collection 的 addAll 的方法签名：

class Collection<E> {
    boolean addAll(Collection<? extends E> c);
}

将 addAll 的参数类型定义成 Collection<? extends E> 而非 Collection<E> 的好处在于可以让这个方法接受类型为 E 或 E 的子类型的Collection ，这样极大的增加了API的灵活性，这也是符合逻辑的，比如说我们定义了 Collection<Animal> 这样一个动物集合，那其实 猫集合 和 狗集合 都是可以添加进 动物集合 的。一个很重要的点是，我们对这样一个带有上边界（extends-bound）的通配符的集合（Collection<? extends Animal>）只能读（read），不能写（write），为什么呢？我们上面说过， addAll 支持接受 猫集合 ， 狗集合 等其他动物集合，那作为一个通用方法，如果我们支持写的话，那我们写（write）什么动物呢？ 写（write） 猫，如果传递进来的是狗集合那就会发生类型不匹配，所以，我们仅仅能从 Collection<? extends Animal> 知道，这个集合里的元素都是 Animal ，这是一定不会有问题的，所以对于这样类型的参数，我们只支持 读（read） 。

这样我们有个清晰的理解：虽然 Collection<Cat> 不是 Collection<Animal> 的子类型，但 Collection<Cat> 是 Collection<? extends Animal> 的子类型，换句话说，带有上边界的通配符使这个类型发生了协变（the wildcard with an extends-bound (upper bound) makes the type covariant）。

void covariant(List<? extends Animal> items) {
    Animal first = items.get(0);  
}

逆变(contravariance) Link to heading

Collection<? super Dog> 这种类型匹配所有泛型类型是 Dog 及其超类的集合类型，如 Collection<Dog> ， Collection<Animal> ， Collection<Object> 。一个很重要的点是，对于发生逆变(contravariance)的类型，我们既可以对其 读（read） 也可以对其 写（write） ，但是：读（read）的类型是 Object ，而不是 Dog ，因为我们并不知具体是 Dog ， Animal 还是 Object ，我们仅仅知道这些类的共同点，它们有一个共同的超类- Object ；写（write）的类型只支持 Dog 类型，因为我们并不知具体是 Dog ， Animal 还是 Object ，我们仅仅知道这些类的共同点，它们有一个子类- Dog。

void contravariance(List<? super Dog> items) {
    items.add(new Dog());
    Object first = items.get(0);  
}

PECS Link to heading

这是 Producer-Extends, Consumer-Super 的缩写，表示从生产者里读（协变(covariant)），写入到消费者（逆变(contravariance)）。

Joshua Bloch recommends：For maximum flexibility, use wildcard types on input parameters that represent producers or consumers, and proposes the following mnemonic: PECS