Java协变、逆变、类型擦除

阅读原文时间：2023年07月09日阅读：1

定义

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（子类赋值给父类）；

当A ≦ B时,如果有f(B) ≦ f(A),那么f叫做逆变（父类赋值给子类）；

如果上面两种关系都不成立则叫做不可变。

数组协变

代码

    @Test
    public void testZero(){
        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 = new Food[3];
        arrFood=arrFruit; // 数组协变，把子类数组赋值给父类数组
        //arrFruit=arrFood;//error 不能逆变
    }

泛型协变与逆变

泛型

泛型没有内建的协变类型

代码

@Test
    public void testOne(){
        List<Meat> beefListRoot=new ArrayList<>();
       // List<Food> foodList=beefListRoot; //错误：不可协变，即子类list不能赋值给父类list
        List<Food> foodListRoot=new ArrayList<>();
       // beefListRoot=foodListRoot; //错误 ： 不可逆变，即父类list不能赋值给子类list

    }

我们可以使用通配符实现泛型的协变和逆变

通配符协变

代码

 @Test
 public void testTwo(){
        List<? extends Food> foodList = new ArrayList<>();
        List<Apple> appleList = new ArrayList<>();
        foodList = appleList; // ok 协变，即子类list赋值给父类list
       // foodList.add(new Apple());//不能执行添加null 以外的操作，原因：反正法：beef也是food子类，但是不该加入苹果列表，否则get时类型转换异常，就有问题
        Food food = foodList.get(0); //ok, 把子类引用赋值给父类显然是可以的

    }

通配符逆变

代码

   @Test
    public void testThree(){
        List<? super Fruit> fruitList = new ArrayList<>();
        List<Food> foodList = new ArrayList<>();
        foodList.add(new Meat());

        fruitList = foodList; // ok 逆变，父类列表赋值给子类列表

        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
    }

通配符的协变和逆变使用场景

如果参数化类型表示一个生产者，就使用。比如list.get(0)这种，list作为数据源producer；

如果它表示一个消费者，就使用。比如：list.add(new Apple())，list作为数据处理端consumer。

定义

Java的泛型基本上都是在编译器这个层次上实现的，在生成的字节码中是不包含泛型中的类型信息的，使用泛型的时候加上类型参数，在编译器编译的时候会去掉，这个过程成为类型擦除。

如在代码中定义List和List等类型，在编译后都会变成List，JVM看到的只是List，而由泛型附加的类型信息对JVM是看不到的。

使用泛型获取返回值之前，泛型变量进行强转。

如:

public E get(int index) {  

    RangeCheck(index);  

    return (E) elementData[index];  

}

证明泛型擦除的案例

@Test
public  void test() {
    List<String> ls=new ArrayList<String>();
    List<Integer> ln=new ArrayList<Integer>();
    //class java.util.ArrayList
    System.out.println(ls.getClass());
    //class java.util.ArrayList
    System.out.println(ln.getClass());

}

@Test
public void testTwo() throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
    ArrayList<Integer> list=new ArrayList<Integer>();
    //获取到list对象的add方法
    Method testTwo = list.getClass().getMethod("add",Object.class);
    //添加数据,定义泛型为整形，但是反射获取类型后可以进行添加String
    testTwo.invoke(list, "wqewqe");
    for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        System.out.println(list.get(i));
    }
}