在日常的開發中，你是否經常看見List<?>、List<T>、 List<Object>、List<? extends Number>、List<? super Integer>等形式的泛型定義。當你對這幾種類型不瞭解的時候也就無法理解逆變與協變。當然，逆變與協變的產生本質上還是由於Java的多態。
首先，來了解下以上講的幾種泛型。注意：本文用集合的泛型來解釋說明。
List<?>：表示存放一種未知的特定類型的集合。這種一般只能讀取數據，而不能寫入數據，可讀是因爲不管集合存放什麼類型的數據，該類一定是繼承自Object的，而不能寫是因爲集合存放的是特定的數據類型，但是編譯器又不知道具體的類型，因此無法向其寫入數據。比如
List<?> list = new ArrayList<Integer>();
list = new ArrayList<String>();
list.add(new Object())//編譯出錯，實際存放的可能是Number類型之類
Object o = list.get(0);//編譯正常
List<T>：表示存放一種已知的特定類型的集合。爲什麼說是已知，因爲在實際使用的時候，要將T替換成實際的類型，而不能像List<?>這樣直接使用，當然了，既然是確定的類型，就可進行讀寫。比如：
List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
list1.add(1);
list1.get(0);
List<Object>：表示集合存放的是Object類型的數據，可對List<Object>進行讀寫，可能有人會將其與List<?>混淆了。我覺得可這樣理解，List<?>表示編譯器不知道存放的是什麼類型，因此可能是List<Integer>，也可能是List<String>，因此你往List<?>寫入int不合適，寫入String也不合適，寫入Object類型更不行（無法將父類的對象賦予子類的引用）。但是無論是Integer還是String，讀取出來的類型一定的Object類型的子類。因此可對List<?>讀取。而List<Object>，已經明確告訴編譯器List存放的Object類型的，因此可以向List<Object>寫入和讀取。
List<? extends Number>和List<? super Integer>的泛型類型就是本文要講的協變與逆變。在講這個概念前，再回憶下Java的多態，父類的引用可指向子類的對象。比如Fruit fruit = new Apple()；注意：fruit的靜態類型是Fruit，實際類型是Apple。
那麼何爲協變與逆變？
假如現在有兩種類型：P和C，P是C的父類，根據多態可知P類型的引用可指向C類型的對象。此時用F(X)表示基於P和C的其他類型，如List<P>和List<C>。
協變：f(P)是f(C)的父類，f(p)的引用可指向f(C)的對象，此時稱爲協變。
逆變: f(P)是f(C)的子類，f(C)的引用可指向f(P)的對象，此時稱爲逆變。
不變: f(P)與f(C)不是父子關係。
在瞭解了逆變與協變的定義後，再用實際的例子來說明下。我們知道Number是Integer的父類型，但是List<Number>是List<Integer>的父類麼，答案明顯不是的。因爲List<Number> list = new ArrayList<Integer>()無法成立。也就是List<Number>與List<Integer>是不變的。爲什麼List<Number>引用無法指向List<Integer>對象？可以先假設爲可以，看以下代碼：
List<Number> list2 = new ArrayList<Integer>();//編譯出錯
list2.add(1.2);
Integer number = (Integer) list2.get(0);
list2是List<Number>的引用，因此可以往list2添加任何Number類型及其子類的數據，這時我們加入一個double類型的。但是，又由於list2實際指向的是List<Integer>對象，因此從list2取出來的數據，根據泛型可知一定是Integer類型，因此對其強制類型轉換，這就與加入時double類型相矛盾了，因此編譯器也不允許我們這樣做。
下面就真正的解釋協變與逆變了。也就是本文一開始就提到的List<? extends Number>和List<? super Integer>。還是看下面例子：
List<? extends Number> list3 = new ArrayList<Integer>();//編譯通過
list3.add(1);//編譯報錯
Number number1 = list3.get(0);//編譯通過
通過上述例子可知，List<? extends Number>的引用可指向List<Integer>的對象，因此說明List<? extends Number>是協變的。但是隻能對協變的類型進行讀取而不能寫入。首先List<? extends Number>規定了集合類型的上界爲Number類型的，但是並沒有說明具體的類型，可能是Integer類型，也可能是Double類型，因此無法對其進行寫入。但是可以取是因爲，無論集合存放的是什麼類型，取出來的一定是Number類型的。有人可能會說，那我們不是把List<Integer>賦值給它了麼，爲什麼不能寫入Integer類型的數據？這邊在提醒下，在編譯期時檢查的是集合的靜態類型List<? extends Number>，而不是實際類型List<Integer>。再來看下另一個說明逆變的例子，如下：
List<? super Integer> list4 = new ArrayList<Number>();//編譯通過
list4.add(1);//編譯通過
Integer integer = list4.get(0);//編譯出錯
通過上述例子可知，List<? super Integer>的引用可指向List<Number>的對象，因此說明List<? super Integer>是逆變的。對逆變類型引用可進行數據寫入，但是讀取的時候，如果不進行強制類型轉換，編譯是無法通過的。首先List<? super Integer>規定了集合類型的下界爲Integer類型，而實際的類型爲List<Number>。因此我們在對集合進行數據寫入時，寫入了Integer類型，而實際存放的是Number類型的數據，根據多態可知此操作可行。但是進行讀取的時候，由於讀取的實際類型是Number類型，因此，不能將Number類型的數據賦值給Integer引用（子類的引用無法指向父類的對象）。
那麼何時使用協變與逆變呢？根據effective Java所寫的，當需要寫入數據時，使用逆變(? super形式)；當需要讀取數據時，使用協變(? extends形式)；當既要對數據進行讀取又要對數據進行寫入，使用不變(T)。一句話總結：協變是生產者，逆變是消費者。
PECS總結：
- 要從泛型類取數據時，用extends；
- 要往泛型類寫數據時，用super；
- 既要取又要寫，就不用通配符（即extends與super都不用）。
作者：panmingjie
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