Java 协变与逆变 Covariance VS Contravariance

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什么是协变与逆变

Java 中 String 类型都是继承自 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。
例如：Object c = new String();

而 Object 的数组类型 Object[]，我们可以理解成是由 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)，那么我们可以这么来描述协变和逆变：

f() 可以理解为类型转换

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。

协变和逆变表示的一种类型转变的关系：“构造类型”之间相对“子类型”之间的一种关系。

Java 中数组是协变的

Java 中数组是协变的，可以向子类型的数组赋予基类型的数组引用。
例如，定义一系列继承关系：

class Vehicle {}

class Car extends Vehicle {}
class BMW extends Car {}

class Plane extends Vehicle {}

下面的代码会编译通过，但是运行时会抛出异常：

public class CovarianceTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Vehicle[] vehicle = new Car[10];
        vehicle[0] = new Car(); // 数组是协变的
        vehicle[1] = new BMW(); // 数组是协变的

        try {
            vehicle[3] = new Vehicle(); // 编译通过，运行异常 ArrayStoreException
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }

        try {
            vehicle[4] = new Plane(); // 编译通过，运行异常 ArrayStoreException
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

Java 中泛型是不变的

与数组不同，泛型没有内建的协变类型。这是因为数组在语言中是完全定义的，因此内建了编译期和运行时的检查，但是在使用泛型时，类型信息在编译期被擦除了，运行时也就无从检查。因此，泛型将这种错误检测移入到编译期。
例如：

List vehicle = new ArrayList(); // 编译错误

泛型通配符引入协变、逆变

Java 中泛型是不变的，可有时需要实现协变，在两个类型之间建立某种类型的向上转型关系，此时可以通过通配符 ? 实现。
例如：

List vehicle = new ArrayList(); // 协变
vehicle.add(new Vehicle()); // 编译不通过
vehicle.add(new Car()); // 编译不通过
vehicle.add(new BMW()); // 编译不通过

List car = new ArrayList(); // 逆变
car.add(new Vehicle()); // 编译不通过
car.add(new Car()); // 编译通过
car.add(new BMW()); // 编译通过

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引用：
Java泛型（二） 协变与逆变
再谈对协变和逆变的理解