协变、不变和逆变如何影响编程中的类型关系？

简单英语中的协变、不变和逆变：全面解释

协变、不变和逆变是描述如何类型和子类型之间的关系受类型转换的影响。这些概念对于理解编程语言中的多态性和类型安全起着至关重要的作用。

协方差

协方差表示子类型关系通过类型转换得以保留。换句话说，如果类型 A 是类型 B 的子类型，则变换后的类型 f(A) 也是 f(B) 的子类型。例如，考虑转换 f(A) = List，其中 List 声明为：

class List<T> { ... }

Since List;是 List

逆变

逆变与协变相反。它表明子类型关系通过类型转换被颠倒了。如果 A 是 B 的子类型，则 f(B) 是 f(A) 的子类型。例如，考虑变换 f(A) = A[]。该转换颠倒了数组之间的子类型关系：Object[] 是 String[] 的子类型，但 String[] 不是 Object[] 的子类型。这使得 f 逆变。

不变性

当协变和逆变都不成立时，就会发生不变性。换句话说，类型转换不会保留或反转子类型关系。例如，考虑变换 f(A) = Map。如果 A 是 B 的子类型，则不能保证 f(A) = Map是 f(B) = Map 的子类型。因此，f 是不变的。

在语言特征中的应用

• 赋值：Java中的对象类型是不变的。因此，赋值语句ArrayList字符串 = new ArrayList
• 方法调用：方法调用依赖子类型关系进行类型检查。方法 method(ArrayList list) 可以使用参数 new ArrayList() 来调用，但不能使用 new ArrayList() 来调用。
• 方法重写：重写时方法中，参数类型必须是协变或不变的，而返回类型必须是协变或不变的。例如，以下代码是有效的，因为返回类型是协变的：

class List<T> { ... }

理解协变、不变性和逆变对于理解多态操作的行为和确保编程中的类型安全至关重要。

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