让我们用心感受泛型接口的协变和抗变out和in

关键字out和in相信大家都不陌生，系统定义的很多泛型类型大家F12都或多或少看见了。但是实际中又很少会用到，以前在红皮书里看到，两三页就介绍完了。有的概念感觉直接搬出来的，只是说这样写会怎样，并没有形象的将为什么这么设计，什么时候有用。再加上是翻译的语义很生硬，理解起来很费劲。自然又百度一通，看了一大堆大家各抒己见，这东西还是像一个低分辨率的图片一样，不够清晰。其实现在各种知识点基本都知道大概是怎么回事，怎么用，但是总感觉少点什么，不够高清。于是最近写了个控制台，把各种不够高清或者需要高清显示的知识点捋了一边。果然纸上得来终觉浅，欲知此事写代码。好多东西尝试一遍或者配合使用，的确感觉神清气爽，很多设计知道了缘由，世界都高清了。废话不多说，分享下自认为简单粗暴有效的愚见吧。

 

------------------------------------------------关于定义的验证-----------------------------------------------------------------------

 

　　既然是泛型out in关键字（非泛型试过了），那就写一个吧。于是

 

 

 

　　大意就是只能用于接口和委托的泛型，于是这样写

　　果然OK,为什么只能接口和委托，一时半会想不通，先不管，再捋捋。红皮书里写了一堆，不理解没关系，但是说了一个关键点，in修饰的泛型只能是传入参数，out修饰的只能是返回类型。问题又来了，为什么这么设计，想不通，先不管，验证下

　　果然，接着捋。改正错误，现在一个泛型接口带in,out关键字的定义好了。接口能干什么，就是实现它啊。实现泛型接口需要指定泛型为具体类型，红皮书里讲了一堆，in，out反正是跟类型转换有关，那这里的in，out肯定是要作用于父类子类才有效果。于是定义一个父类和子类，再实现接口大概就是这样。

　　实现时in out的类型可以随意指定，只要满足in是入参，out是返回类型就行了。既然能这样写，那就这样吧。红皮书里写到用了in之后实现接口的类能怎么怎么转换，用out之后能怎么怎么转换，反正一大堆，很绕，重点就是实现后，父类子类分别作为泛型类型之间能倒腾了。管他的，我们自己来倒腾下吧。

 

-----------------------------------------------------------------关于转换的验证-------------------------------------------------------

 

　　1.现在GT_ClassC 继承自 GT_InterfaceC<GT_Child, GT_Parent>，于是这样写是OK的。

　　既然是父类子类对泛型不同实现的转换，那我们就修改左边的父类或子类泛型，看看能不能转换。首先把左边的子类改为父类，于是是两个父类实现的泛型接口。

　　结果是不能自动转换，为什么左边的参数从子类变成父类，就报错了。

　　来捋一捋，首先左边是in修饰，所以左边的泛型肯定只能是入参类型。我们看看GT_ClassC类Show方法的入参是什么，是子类GT_Child对吧，假设方法体里已经调用了子类的相关成员，这时候我们把入参类型改成他的父类，会有什么问题。子类的成员父类不一定有，这就是关键，方法体有异常风险。所以这里的入参类型的只能兼容GT_Child的同类或子类。

　　是不是呼之欲出，in修饰的类型在泛型接口实现后相互转换时，左边的该类型只能是右边该类型的同类或子类。

　　再看红皮书里对in抗变的描述，大意父类到子类的转换（这样写谁明白），其实意思应该是：in修饰的类型只能向下兼容，编译器允许转换右边的类型被转换成子类。

 

　　2.那再来看看out吧，out是GT_InterfaceC第二个类型的修饰符，所以我们在刚才不报错的写法上修改下第二个参数，于是

　　果然，报错了。那就捋一捋吧。

　　out关键字修饰的类型只能是返回类型，看看GT_ClassC中Show方法的返回类型是什么，是GT_Parent对吧。为什么把左边的out类型从父类改为子类就报错了呢。结合上面的理解，因为该类型肯定是返回类型，假设返回的是父类，现在要把父类转换成子类会怎样。看看实验结果

　　父类到子类的转换不能隐式转换，因为父类可以有多个子类，转换需要强制转换。所以Show方法的返回类型只能隐式转换成父类。

　　是不是呼之欲出：out修饰的类型在泛型接口实现后相互转换时，左边的该类型只能是右边该类型的同类或父类。简单来说out修饰的类型只能向上兼容。和in真的是前呼后应啊。再回头一想，要是in和out不限制：in只能修饰入参类型，out只能修饰返回类型，是不是上面的理论都不能成立，现在知道为什么有这样的约束了吧。

 

------------------------------------------------------------分析-----------------------------------------------------------------------------------

 

　　下面贴上写代码的时候的一点总结帮助理解

　　其实刚开始GT_ClassC实现接口的类型，in out对应的类型是和现在图中颠倒的，这样一来，应该会有人想到了，不管左边是什么类型，右边都能转换成功。所以刚开始我把左边子类父类不管怎么替换都没问题，我以为只要用了in out约束就可以任意写了，但是机智的我立马觉得此事必有蹊跷。要是没问题，还讲什么协变抗变，直接说入参in约束，返回类型out约束就行了。于是有了以上推论。

 

　　看到这是不是觉得该完了。too young, simple is good.

　　3.再回头看最开始的疑问，为什么只能是泛型接口或泛型委托可以使用in out。我们写两行代码看看

　　定义一个简单泛型，发现不管怎么转换都不行。

　　泛型转换是基于接口，先不管具体实现类型是什么，两个同一泛型接口的成员当然可以转换。而具体的类型转换就要基于in和out的约束了（没有关键字约束不管具体实现类型之间有无继承关系都无法转换，已验证）。

 　　再看看委托，委托可以理解成一种类型，定义（指定参数类型和返回类型的方法）的类型。是不是和泛型很像，事件就相当于委托的实现，是不是有泛型接口的影子。

　　泛型委托涉及到泛型，有入参和返回类型当然可以使用in out 约束泛型达到（泛型委托实现互相转换）的编译器检查。

 

　　下面贴上比较完整的demo方便大家整体查看，好些报错的验证性代码删了，有兴趣大家可以自己验证一下。