Java 泛型之-协变&逆变

首先，Java有泛型这一个概念，初衷是为了保证在运行时出现的错误能提早放到编译时检查。有了这个前提，再来看看题主的问题。

先说一下java中的协变，逆变，不可变:

假设有如下类：

class Food{} // 默认继承Object
class Fruit extends Food{}
class Meat extends Food {}

class Apple extends Fruit{}
class Beef extends Meat{}

逆变与协变

Java中String类型是继承自Object的，姑且记做String ≦ Object，表示String是Object的子类型，String的对象可以赋给Object的对象。而Object的数组类型Object[]，理解成是由Object构造出来的一种新的类型,可以认为是一种构造类型，记f(Object)，那么可以这么来描述协变和逆变：

• 当A ≦ B时,如果有f(A) ≦ f(B),那么f叫做协变；
• 当A ≦ B时,如果有f(B) ≦ f(A),那么f叫做逆变；
• 如果上面两种关系都不成立则叫做不可变。

例如数组是斜变得：

Food food = new Fruit();  
// or
food = new Meat(); // 即 把子类赋值给父类引用

Fruit [] arrFruit = new Fruit[3];
Food [] arrFood = arrFruit; // 数组协变的

java 的泛型是不可变的：

List beefList = new ArrayList<>();
List foodList = beefList; //错误：不可协变  
beefList = foodList; // 错误 ： 不可逆变

eat(beefList);// 错误：：不可协变  

public void addFood(List list){
    list.add(new Apple());
}

为什么不能把beefList 作为参数传递给 addFood(List list) 方法呢？这儿我们用反正法类证明：

1. addFood 方法接收List list 的类型参数，那么在addFodd 方法中能给 传递进来的List add 任何Food 的子类型。那么，既然eat(beefList) 这行代码没有问题，也就意味着能通过addFood 方法给 beefList 里面增加任何 Food 的子类型（比如：list.add(new Apple())）.
2. 通过第一步，我们给 装肉beefList 里面加了一个苹果（Apple）, 那么从beefList get 数据赋值给Beef 的时候（Beef beef = beefList.get(0)）就会发生类型转换异常 ，因为取出来的是一个Apple, 这样明显有问题了。

因此：得出java中泛型是不变得，既不能协变，也不能逆变。

泛型中的通配符实现协变与逆变

JAVA中泛型是不变的，可有时需要实现逆变与协变，怎么办呢？这时就需要通配符?。

实现了泛型的协变，比如：

List foodList = new ArrayList<>();
List appleList = new ArrayList<>();
foodList = appleList; // ok 协变

foodList.add(new Beef()); // 错误 不能执行添加null 以外的操作
foodList.add(new Food());// 错误，同上，
foodlist.add(new Apple()); // 错误，同上

Food food = foodList.get(index); //ok, 把子类引用赋值给父类显然是可以的

<？ extends Food> 指明了上界，即表示了集合中存放的对象是 Food 或者Food 的子类，因此foodList 就表示了一个存放 Food 或者Food 的子类的集合，appleList 集合就是一个存放Food 的子类 Apple的集合， 因此可以把 appleList 赋值给 foodList,但是不能对foodList 添加除null 以外的任何对象。为什么不能添加呢？其实很简单，如果可以允许的话，那么foodList 就可以添加Food 或者Food 的子类型，那么上面代码中在foodList = appleList; 赋值后，执行foodList.add(new Beef()); 操作就会导致给 appleList 里面添加了一个Beef 对象，显然这样是不对的。因此可以得出结论：

Listsuper Fruit> fruitList = new ArrayList<>();
List foodList = new ArrayList<>();
fruitList = foodList; // ok 逆变

foodList.add(new Meat()); 

fruitList.add(new Apple()); // ok，只能添加 Fruit 或者 其子类
fruitList.add(new Food());// error, 只能添加 Fruit 或者 其子类

Fruit fruit = fruitList.get(0); // error，get出来的元素是Object类型
Object obj = fruitList.get(0)；// ok 

指明了下界，即表示了集合中存放的对象只能是 Fruit 或者其父类，因此fruitList 表示了一个存放Fruit 或者其父类的集合，那么就可以把一个Fruit 父类Food 的集合foodList 赋值给 fruitList(即：fruitlist = foodList)，这儿可能有的人就有点疑问了？ 指明了集合存放的对象是Fruit 或者其父类,那为什么往集合中添加Fruit的父类元素不行呢（fruitList.add(new Food())）？同样我们用反正法来说明，假如可以向 集合中添加 E 的父类，那么就可以向fruitList 添加Fruit 的父类（Food or Object)，在本例中，我们把foodList 赋值给了fruitList(fruitList = foodList),既然可以添加父元素，那么我们执行fruitList.add(new Food) 就相当于给 foodList集合里面添加了一个Food元素，这看起来没有什么问题，因为foodList 本来就是用来装Food 元素的，但是如果我们添加的Fruit 父类是Object 对象（或者一个Fruit 实现的和Food 无关的接口，又或者Food继承的一个其他类B,那么B也是 Fruit 的父类），那么就意味着给foodList 里面添加了和Food 无关的类，这样显然是不行的。那么为什么往fruitList 里面添加Fruit或者其子类 元素是可以的，因为fruitList 表示的就是一个存放Fruit 或者其父类的集合，所以这个集合肯定就能装Fruit 或者其子类，比如上面把foodList 赋值给fruitList 后，往fruitList 里面添加 Apple 就相当于往foodList 里面添加Apple,显然是可以的，对于get 操作时为什么读取出来的是Object ，是因为 fruitList 集合表示的存放Fruit 或者其父类的集合，而Fruit 的父类可能有很多，在本例中由于我们知道存的是Food（fruitList = foodList）, 但是在实际中，谁知道在运行时到底存的是哪一个呢？因此为了安全全部定义为Object 类型。因此得出结论：

支持逆变，能往集合中添加E 或者E子类的对象。不能添加E的任何父类对象，读取时的对象为Object 类型，因此