Kotlin中的协变与逆变

# 1. 简介

### 1.1 什么是协变

在计算机科学中，协变（covariance）是一种类型系统的性质，它允许类型参数在子类型中随参数类型的运行而变化。换句话说，如果A是B的子类型，那么`Container<A>`就可以被视为`Container<B>`的子类型，这种类型参数的变化被称为协变。

举个例子来说明。假设我们有以下两个类：

open class Animal
class Dog: Animal()

现在我们定义了一个容器类`Container`，接受类型参数`T`：

class Container<T>(val item: T)

如果我们将`Container<Dog>`作为`Container<Animal>`的子类型来看待，那么下面的代码将是合法的：

val animalContainer: Container<Animal> = Container(Dog())

这是因为`Dog`是`Animal`的子类，我们可以将一个`Dog`类型的对象放入接收`Animal`类型的容器中。

### 1.2 什么是逆变

逆变（contravariance）是与协变相反的概念，它也是一种类型系统的特性。逆变允许类型参数在超类型中随参数类型的运行而变化。换句话说，如果B是A的子类型，那么`Container<A>`可以被视为`Container<B>`的子类型，这种类型参数的变化被称为逆变。

再举个例子来说明。假设我们有以下两个类：

class Animal
open class Dog: Animal()

现在我们定义了一个处理器接口`Processor`，接受类型参数`T`：

interface Processor<in T> {
    fun process(item: T)
}

如果我们将`Processor<Animal>`作为`Processor<Dog>`的超类型来看待，那么下面的代码将是合法的：

val animalProcessor: Processor<Animal> = object : Processor<Dog> {
    override fun process(item: Dog) {
        // 处理Dog类型的对象
    }
}

这是因为我们可以将可以处理`Animal`类型对象的处理器视为可以处理`Dog`类型对象的处理器。

### 1.3 Kotlin中的协变与逆变

在Java中，泛型是不支持协变和逆变的。但是在Kotlin中，我们可以使用`out`和`in`关键字来标记类型参数，以实现协变和逆变。

- 使用`out`关键字对类型参数进行协变标记，表示该类型是一个只能被消费而不能被生产的类型，即只能作为返回值类型使用；
- 使用`in`关键字对类型参数进行逆变标记，表示该类型是一个只能被生产而不能被消费的类型，即只能作为方法参数类型使用。

Kotlin中的协变与逆变能够帮助我们更好地编写通用的代码，提高代码的复用性和灵活性。在接下来的章节中，我们将详细介绍Kotlin中的类型系统以及协变与逆变的应用场景。

# 2. Kotlin中的类型系统

Kotlin作为一种现代化的编程语言，具有强大的类型系统，支持协变与逆变。本章将介绍Kotlin中类型系统的相关概念，并深入探讨协变类型投影与逆变类型投影的应用。

#### 2.1 Kotlin类型系统概述
在Kotlin中，类型系统扮演着至关重要的角色，它能够帮助开发人员在编译时检测类型错误，避免在运行时出现类型不匹配的问题。Kotlin的类型系统支持面向对象编程、函数式编程以及并发编程，通过使用类型投影和声明点变型等特性，使得泛型类型的协变和逆变成为可能。

#### 2.2 声明点变型
Kotlin中的声明点变型（declaration-site variance）允许在类声明的地方指定类型参数的变型，包括invariant（不变），covariant（协变）和contravariant（逆变）。我们可以使用in、out和不使用任何关键字来分别指定这些变型。

// 声明一个泛型类，使用out关键字表示协变
class Box<out T>(val value: T) {
    // ...
}

// 使用in关键字表示逆变
interface Comparator<in T> {
    fun compare(a: T, b: T): Int
}

#### 2.3 协变类型投影
协变类型投影（covariant type projection）在Kotlin中通常使用于泛型类型的集合操作中，通过使用out关键字来支持协变。例如，在使用只读操作的时候，我们可以将协变类型的集合赋值给子类型的集合。

// 定义一个泛型类
class Vehicle
class Car : Vehicle()

// 使用out关键字支持协变
class Garage<out T : Vehicle> {
    private val vehicles: List<T> = listOf()

    fun getVehicle(): T {
        return vehicles.first()
    }
}

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