型变之逆变与协变

[cjuexuan]

什么是型变

型变在scala中灵活的分为了不变，逆变和协变

• 协变是可以用自己替换需要自己父亲的位置而是允许的，也就是当参数需要父类型参数时你可以传入子类型
• 逆变就是可以用父亲替换儿子的位置而是允许的，也就是当参数需要子类型的时候可以传入父类型
• 不变就是不能改变参数类型

首先看个代码，这段代码来自scala in depth书中

trait Function[-Arg,+Return]{
  def apply(arg:Arg):Return
}
//defined trait Function

val foo = new Function[Any,String]{
  override def apply(arg:Any) :String = s"Hello ,I received a $arg"
}

//foo: Function[Any,String] = $anon$1@72dda13a

val bar:Function[String,Any] = foo
//bar: Function[String,Any] = $anon$1@72dda13a
foo("test")
//res0: String = Hello ,I received a test
bar("test")
//res1: Any = Hello ,I received a test

这段代码怎么来的大家可以详细去看一下scala in depth一书，在这里就不写推导过程了，只是讨论一下为什么

val bar：Function[String,Any] = foo  

能编译通过，以及反过来能不能，为什么不能

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首先我们看一下Function的定义，在参数Arg位置被定义成了逆变，这个意味着我们可以在需要某个类型的时候用他的父类型替换，也就是老子换儿子，在返回值类型被定义成了协变，这就是在需要某个类型的时候用他的子类型替换，白话就是儿子换老子

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我们看一下foo的定义，他的参数类型是Any，返回值类型是String，所以他的apply方法接收一个Any类型的参数，返回一个String类型的结果，这就是为什么foo("test")返回的是String类型的res0

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我们再看一下bar的定义，参数类型为String，返回值类型为Any，所以如果能调用bar，需要传入String，结果是Any，也就是bar("test")是Any的原因

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那么为什么可以写那句val bar：Function[String,Any] = foo
这就和型变有关了，由于Function参数位置逆变，所以需要String的时候我们能用他的老子Any替换，foo类型的参数位置正好是Any，同理返回值类型协变，需要的是Any，我们传入String自然也没错，所以可以通过编译并产生结果

那么反过来还可以么
我们试试

val faz = new Function[String,Any]{
  override def apply(arg:String) :Any = "Hello ,I received "+ arg
}

faz("test")

val baz :Function[Any,String] = faz

baz("test")

结果想必也猜到了
type mismatch，因为baz需要的是Any的参数和String的返回值，参数位置是逆变，只能传老子或自身类型，返回值类型是协变，只能传儿子或自身类型，你给Any传儿子String自然是不允许的

那有人就说你为什么不反过来，也就是参数位置协变，返回值类型逆变
类似

trait Function[+Arg,-Return]{
  def apply(arg:Arg):Return
}

那么大事不好了，完全不能通过编译

因为参数必须逆变，而返回值必须协变，这也是有道理的
先说返回值如果逆变，那么也就是说你可以用老子代替儿子，可是儿子是String类型，如果老子是一个Int类型或者其他类型的Any类型引用，那么这里用Int取代替String明显会出问题，所以这是不被允许的
再说参数必须逆变，如果参数协变了，那么就是儿子可以代替老子，由于参数是Any类型，我们可以用String类型代替Any，可是实际上Any可能指向了其他儿子，那么儿子需要的是Int，你传入String自然也是不可以的