Java泛型如何实现协变和逆变

在Java中，泛型的协变和逆变是通过使用通配符?和extends、super关键字来实现的。协变（covariance）允许你使用一个比原始指定的派生类型更具体的类型，而逆变（contravariance）允许你使用一个比原始指定的派生类型更泛化的类型。

协变（Covariance）

协变允许你使用一个更具体的类型来替换泛型参数。在Java中，这可以通过使用通配符? extends T来实现。这意味着你可以读取数据，但不能写入数据（除了null）。

public class CovarianceExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> integers = Arrays.asList(1, 2, 3);
        List<Number> numbers = integers; // 协变
        // numbers.add(4); // 编译错误，不能写入数据

        Number number = numbers.get(0); // 读取数据是允许的
    }
}

逆变（Contravariance）

逆变允许你使用一个更泛化的类型来替换泛型参数。在Java中，这可以通过使用通配符? super T来实现。这意味着你可以写入数据，但不能保证读取的数据类型安全（只能保证它是T或T的父类）。

public class ContravarianceExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Number> numbers = new ArrayList<>();
        List<Object> objects = numbers; // 逆变
        objects.add(new Object()); // 写入数据是允许的

        Number number = numbers.get(0); // 读取数据是允许的，但可能不是最具体的类型
    }
}

通配符的限制

使用通配符?时，有一些限制：

1. 不能实例化通配符类型的对象，例如new List<?>()是不允许的。
2. 不能将通配符类型的对象赋值给非通配符类型的变量，例如List<?> list = new ArrayList<Integer>();是允许的，但List<Integer> list = new ArrayList<?>();是不允许的。
3. 不能在泛型方法或类中使用通配符作为类型参数的上界或下界，除非是在声明通配符本身时。

泛型方法中的协变和逆变

泛型方法也可以使用协变和逆变：

public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {
    for (T t : src) {
        dest.add(t);
    }
}

在这个例子中，copy方法的第一个参数是逆变的，因为它接受T或T的父类的列表。第二个参数是协变的，因为它接受T或T的子类的列表。

通过这种方式，Java的泛型系统提供了灵活的类型安全机制，允许在不同的场景下重用代码，同时保持类型的一致性和安全性。