數組的協變性來源於數組的一個優勢，這篇文章主要給大家介紹了關於Java中數組協變和範型不變性踩坑的一些內容，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面來一起學習學習吧
前言
變性是OOP語言不變的大坑，Java的數組協變就是其中的一口老坑。因爲最近踩到了，便做一個記錄。順便也提一下範型的變性。
解釋數組協變之前，先明確三個相關的概念，協變、不變和逆變。
下面話不多說了，來一起看看詳細的介紹吧
一、協變、不變、逆變
假設，我爲一家餐館寫了這樣一段代碼
class Soup<T> {
public void add(T t) {}
}
class Vegetable { }
class Carrot extends Vegetable { }
有一個範型類Soup<T>，表示用食材T做的湯，它的方法add(T t)表示向湯中添加食材T。類Vegetable表示蔬菜，類Carrot表示胡蘿蔔。當然，Carrot是Vegetable的子類。
那麼問題來了，Soup<Vegetable>和Soup<Carrot>之間是什麼關係呢？
第一反應，Soup<Carrot>應該是Soup<Vegetable>的子類，因爲胡蘿蔔湯顯然是一種蔬菜湯。如果真是這樣，那就看看下面的代碼。其中Tomato表示西紅柿，是Vegetable的另一個子類
Soup<Vegetable> soup = new Soup<Carrot>(); soup.add(new Tomato());
第一句沒問題，Soup<Carrot>是Soup<Vegetable>的子類，所以可以將Soup<Carrot>的實例賦給變量soup。第二句也沒問題，因爲soup聲明爲Soup<Vegetable>類型，它的add方法接收一個Vegetable類型的參數，而Tomato是Vegetable，類型正確。
但是，兩句放在一起卻有了問題。soup的實際類型是Soup<Carrot>，而我們給它的add方法傳遞了一個Tomato的實例！換言之，我們在用西紅柿做胡蘿蔔湯，肯定做不出來。所以，把Soup<Carrot>視爲Soup<Vegetable>的子類在邏輯上雖然是通順的，在使用過程中卻是有缺陷的。
那麼，Soup<Carrot>和Soup<Vegetable>究竟應該是什麼關係呢？不同的語言有不同的理解和實現。總結起來，有三種情況。
（1）如果Soup<Carrot>是Soup<Vegetable>的子類，則稱泛型Soup<T>是協變的
（2）如果Soup<Carrot>和Soup<Vegetable>是無關的兩個類，則稱泛型Soup<T>是不變的
（3）如果Soup<Carrot>是Soup<Vegetable>的父類，則稱泛型Soup<T>是逆變的。（不過逆變不常見）
理解了協變、不變和逆變的概念，再看Java的實現。Java的一般泛型是不變的，也就是說Soup<Vegetable>和Soup<Carrot>是毫無關係的兩個類，不能將一個類的實例賦值給另一個類的變量。所以，上面那段用西紅柿做胡蘿蔔湯的代碼，其實根本無法通過編譯。
二、數組協變
Java中，數組是基本類型，不是泛型，不存在Array<T>這樣的東西。但它和泛型很像，都是用另一個類型構建的類型。所以，數組也是要考慮變性的。
與泛型的不變性不同，Java的數組是協變的。也就是說，Carrot[]是Vegetable[]的子類。而上一節中的例子已經表明，協變有時會引發問題。比如下面這段代碼
Vegetable[] vegetables = new Carrot[10]; vegetables[0] = new Tomato(); // 運行期錯誤
因爲數組是協變的，編譯器允許把Carrot[10]賦值給Vegetable[]類型的變量，所以這段代碼可以順利通過編譯。只有在運行期，JVM真的試圖往一堆胡蘿蔔中插入一個西紅柿的時候，才發現大事不好。所以，上面的代碼在運行期會拋出一個java.lang.ArrayStoreException類型的異常。
數組協變性，是Java的著名歷史包袱之一。使用數組時，千萬要小心！
如果把例子中的數組替換爲List，情況就不同了。就像這樣
ArrayList<Vegetable> vegetables = new ArrayList<Carrot>(); // 編譯期錯誤 vegetables.add(new Tomato());
ArrayList是一個泛型類，它是不變的。所以，ArrayList<Carrot>和ArrayList<Vegetable>之間並無繼承關係，這段代碼在編譯期就會報錯。
兩段代碼雖然都會報錯，但通常情況下，編譯期錯誤總比運行期錯誤好處理一些。
三、當泛型也想要協變、逆變
泛型是不變的，但某些場景裏我們還是希望它能協變起來。比如，有一個天天喝蔬菜湯減肥的小姐姐
class Girl {
public void drink(Soup<Vegetable> soup) {}
}
我們希望drink方法可以接受各種不同的蔬菜湯，包括Soup<Carrot>和Soup<Tomato>。但受到不變性的限制，它們無法作爲drink的參數。
要實現這一點，應該採用一種類似於協變性的寫法
public void drink(Soup<? extends Vegetable> soup) {}
意思是，參數soup的類型是泛型類Soup<T>，而T是Vegetable的子類（也包括Vegetable自己）。這時，小姐姐終於可以愉快地喝上胡蘿蔔湯和西紅柿湯了。
但是，這種方法有一個限制。編譯器只知道泛型參數是Vegetable的子類，卻不知道它具體是什麼。所以，所有非null的泛型類型參數均被視爲不安全的。說起來很拗口，其實很簡單。直接上代碼
public void drink(Soup<? extends Vegetable> soup) {
soup.add(new Tomato()); // 錯誤
soup.add(null); // 正確
}
方法內的第一句會在編譯期報錯。因爲編譯器只知道add方法的參數是Vegetable的子類，卻不知道它具體是Carrot、Tomato、或者其他的什麼類型。這時，傳遞一個具體類型的實例一律被視爲不安全的。即使soup真的是Soup<Tomato>類型也不行，因爲soup的具體類型信息是在運行期才能知道的，編譯期並不知道。
但是方法內的第二句是正確的。因爲參數是null，它可以是任何合法的類型。編譯器認爲它是安全的。
同樣，也有一種類似於逆變的方法
public void drink(Soup<? super Vegetable> soup) {}
這時，Soup<T>中的T必須是Vegetable的父類。
這種情況就不存在上面的限制了，下面的代碼毫無問題
public void drink(Soup<? super Vegetable> soup) {
soup.add(new Tomato());
}
Tomato是Vegetable的子類，自然也是Vegetable父類的子類。所以，編譯期就可以確定類型是安全的。
總結
以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對神馬文庫的支持。