什么是协变（covariance）和抗/逆变（contravariance）？

原文链接： https://www.stephanboyer.com/post/132/what-are-covariance-and-contravariance

先从字面意思理解一下这两个词：
co- 在英语中表示“协同”、“合作”的前缀，协变的字面意思就是“与变化的方向相同”。
contra- 在英语中表示“相反”的前缀，逆变的字面意思就是“与变化方向相反”。
那么问题来了，这里的变化方向是什么东西？请往下看：

子类型 是在编程中的一个棘手的话题，棘手的原因是来自于一对经常被误解的术语，即协变和抗变。这篇文章将来解释它们。

下面我们约定三个规则：

• A ≤ B表示A是B的子类型
• A → B表示这是一个参数类型为A返回值为B的方法
• x : A表示x的类型是A

开篇提问

现在我们有下面三种类型：

二哈 ≤ 狗 ≤ 动物

显然，二哈是狗的子类型，然后狗又是动物的子类型。然后子类型之间的关系通常是可以传递的，所以我们通常说二哈也是动物的一种。

然后问题来了，下面哪种类型是狗 → 狗的子类型？

• 二哈 → 二哈
• 二哈 → 动物
• 动物 → 动物
• 动物 → 二哈

我们来试着解决这个问题，假设我们有个名为f的方法，它的参数的类型是狗 → 狗。然后返回值我们不用去关心，为了直观一点，我们写出来：

f: (狗 → 狗) → any

现在我们用g作为参数来调用 f。来看看上面的几种类型分别会发生什么。

1. g: 二哈 → 二哈，作为 f(g) 的类型安全吗？
   不安全，因为f的参数是一个参数类型狗的方法，所以可能会传入狗的其他子类型例如泰迪，然而泰迪和二哈是不可以兼容的。

2. g: 二哈 → 动物，作为 f(g) 的类型安全吗？
   不安全，原因同上。

3. g: 动物 → 动物，作为 f(g) 的类型安全吗？
   不安全，现在g的参数类型为动物，而f的参数的参数类型为狗，所以传入任何种类的狗，都可以兼容当前的g的参数类型动物，因为狗 ≤ 动物。但是因为f中的参数返回的是狗，例如狗都有吠方法。但是此时的g的返回值动物却不一定都有吠方法。

4. g: 动物 → 二哈，作为 f(g) 的类型安全吗？
   安全，首先f的参数中的参数类型为狗，而任意的狗都属于动物，所以没有问题，另外f的参数中的返回值为狗，而g的返回值为二哈。但是因为二哈是狗的子类型，所以狗可以做的事情，二哈一定可以做到。

小结

因此，下面这样是安全的：

(动物 → 二哈) ≤ (狗 → 狗)

返回类型很直接了当，二哈是狗的子类型。但是参数类型刚好反转了，动物是狗的父类型。

用术语来描述这个奇怪的行为就是，我们允许函数类型在其返回类型中是协变的，在其参数类型中是抗变的。返回类型允许协变意味着如果 A ≤ B，那么意味着(T → A) ≤ (T → B)，A永远在≤的左边，B永远在≤的右边。同理，参数类型的抗变意味着如果 A ≤ B，那么(B → T) ≤ (A → T)，A和B完全反转了。

Extra：在 TypeScript 中，参数类型是双变的（即可以协变，亦可以抗变），这实际上是不安全的做法（在 TypeScript 2.6 中，你可以通过 --strictFunctionTypes或者--strict来修复这个问题）。

如果是其他类型呢？

问题：List<狗>是List<动物>的子类型吗？

答案有点微妙。如果列表是不可变的，那么可以肯定的说是的，但是如果列表是可变的，那么肯定不是。

为什么？假设我需要一个List<动物>，你传给我一个List<狗>。因为我认为我有一个List<动物>，我可能会尝试插入猫进去，现在你的List<狗>里面有一只猫了，系统不应该允许这种类型。

通常我们允许不可变 List 的参数协变，但是如果是可变列表，那么它的参数一定是不可变的。

Extra：在 Java 中，数组都是可变和协变的，当然，这是不安全的。