10分钟浅谈泛型协变与逆变

首先声明，本文写的有点粗糙，只让你了解什么是协变和逆变，没有深入研究，根据这些年的工作经验，发现我们在开发过程中，很少会自己去写逆变和协变，因为自从net 4.0 (Framework 3.0) 以后，.net 就为我们提供了 定义好的逆变与协变。我们只要会使用就可以。协变和逆变都是在泛型中使用的。

• 什么是逆变与协变呢

 

可变性是以一种类型安全的方式，将一个对象当做另一个对象来使用。如果不能将一个类型替换为另一个类型，那么这个类型就称之为：不变量。协变和逆变是两个相互对立的概念：

 

• 如果某个返回的类型可以由其派生类型替换，那么这个类型就是支持协变的
• 如果某个参数类型可以由其基类替换，那么这个类型就是支持逆变的。

 

看起来你有点绕，我们先准备个“”鸟”类，在准备一个“麻雀”类，让麻雀继承鸟类，一起看代码研究

 

  /// <summary>
    /// 鸟
    /// </summary>
    public class Bird
    {
        public int Id { get; set; }
    }
    /// <summary>
    /// 麻雀
    /// </summary>
    public class Sparrow : Bird
    {
        public string Name { get; set; }
    }

 

 我们分别取实例化这个类，发现程序是能编译通过的。

Bird bird1 = new Bird();
Bird bird2 = new Sparrow();
Sparrow sparrow1 = new Sparrow();

  //Sparrow sparrow2 = new Bird();//这个是编译不通过的，违反了继承性。

但是我们放在集合中，去实例化，是无法通过的

List<Bird> birdList1 = new List<Bird>();

//List<Bird> birdList2 = new List<Sparrow>();//不是父子关系，没有继承关系
//一群麻雀一定是一群鸟

 那么我们如何去实现在泛型中的继承性呢？？这就引入了协变和逆变得概念，为了保证类型的安全，C#编译器对使用了 out 和 in 关键字的泛型参数添加了一些限制：

• 支持协变(out)的类型参数只能用在输出位置：函数返回值、属性的get访问器以及委托参数的某些位置
• 支持逆变(in)的类型参数只能用在输入位置：方法参数或委托参数的某些位置中出现。

• 协变

  我们来看下Net  “System.Collections.Generic”命名空间下的IEnumerable泛型 接口，会发现他的泛型参数使用了out 

现在我们使用下 IEnumerable  接口来进行一下上述实力，会发现，我们的泛型有了继承关系。

IEnumerable<Bird> birdList1 = new List<Bird>();

IEnumerable<Bird> birdList2 = new List<Sparrow>();//协变
//一群麻雀一定是一群鸟

下面我们来自己定义一个协变泛型接口ICustomerListOut<Out T>,让 CustomerListOut 泛型类继承CustomerListOut<Out T> 泛型接口。

代码如下

    /// <summary>
    /// out 协变 只能是返回结果
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T"></typeparam>
    public interface ICustomerListOut<out T>
    {
        T Get();

       // void Show(T t);//T不能作为传入参数
    }

    /// <summary>
    /// 类没有协变逆变
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T"></typeparam>
    public class CustomerListOut<T> : ICustomerListOut<T>
    {
        public T Get()
        {
            return default(T);
        }

        public void Show(T t)
        {

        }
    }

 我们会发现，在泛型斜变的时候，泛型不能作为方法的参数。我们用自己定义的泛型接口和泛型类进行实例化试试，我们会发现编译通过

ICustomerListOut<Bird> customerList1 = new CustomerListOut<Bird>();//这是能编译的
ICustomerListOut<Bird> customerList2 = new CustomerListOut<Sparrow>();//这也是能编译的，在泛型中，子类指向父类，我们称为协变

到这里协变我们就学完了，协变就是让我们的泛型有了子父级的关系。本文开始的时候，协变和逆变，是在C# 4.0 以后才有的，那C# 4.0以前我们是怎么写的呢，那个时候没有协变？

老版本的写法

  List<Bird> birdList3 = new List<Sparrow>().Select(c => (Bird)c).ToList();//4.0以前的写法

等学完逆变，本文列出C# 4.0 以后的版本 中framework 已经定义好的协变、逆变 泛型接口，泛型类，泛型委托。

• 逆变

 刚才我们学习了泛型参数用out 去修饰，饺子协变，现在来学习下逆变，逆变是使用in来修饰的

这里就是Net 4.0 给我们提供的逆变写法

我们自己写一个逆变的接口  ICustomerListIn<in T> ,在写一个逆变的 泛型类 CustomerListIn<T>:ICustomerListIn<T> ,代码如下

    /// <summary>
    /// 逆变
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T"></typeparam>
    public interface ICustomerListIn<in T>
    {
        //T Get();//不能作为返回值

        void Show(T t);
    }

    public class CustomerListIn<T> : ICustomerListIn<T>
    {
        public T Get()
        {
            return default(T);
        }

        public void Show(T t)
        {
        }
    }

 

 逆变的泛型参数是不能作为泛型方法的返回值的，我们来看下实例化鸟类，和麻雀类，看好使不好使。

ICustomerListIn<Sparrow> customerList2 = new CustomerListIn<Sparrow>();
ICustomerListIn<Sparrow> customerList1 = new CustomerListIn<Bird>();//父类指向子类，我们称为逆变

ICustomerListIn<Bird> birdList1 = new CustomerListIn<Bird>();
birdList1.Show(new Sparrow());
birdList1.Show(new Bird());

Action<Sparrow> act = new Action<Bird>((Bird i) => { });

 到此我们就完全学完了逆变与协变

 

• 总结

逆变与协变只能放在泛型接口和泛型委托的泛型参数里面，

在泛型中out修饰泛型称为协变，协变（covariant）  修饰返回值 ，协变的原理是把子类指向父类的关系，拿到泛型中。
 在泛型中in 修饰泛型称为逆变， 逆变（contravariant ）修饰传入参数，逆变的原理是把父类指向子类的关系，拿到泛型中。

• NET 中自带的斜变逆变泛型

序号	类别	名称
1	接口	IEnumerable<out T>
2	委托	Action<in T>
3	委托	Func<out TResult>
4	接口	IReadOnlyList<out T>
5	接口	IReadOnlyCollection<out T>

 各位朋友，如果谁还知道，请留言告知