Scala类型参数中协变(+)、逆变（-）、类型上界(<:)和类型下界(>:)的使用

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有位je上的同学来短信向我问起了Scala类型参数中协变、逆变、类型上界和类型下界的使用方法和原理，自己虽然也刚学不久，在主要调查了《Programing in Scala》的19章后，试着在下面做一个总结。如有错误之处还请各位指正。

先说说协变和逆变（实际上还有非变）。协变和逆变主要是用来解决参数化类型的泛化问题。由于参数化类型的参数（参数类型）是可变的，当两个参数化类型的参数是继承关系（可泛化），那被参数化的类型是否也可以泛化呢？Java中这种情况下是不可泛化的，然而Scala提供了三个选择，即协变、逆变和非变。下面说一下三种情况的含义，首先假设有参数化特征Queue，那它可以有如下三种定义。 
1）trait Queue[T] {} 
这是非变情况。这种情况下，当类型S是类型A的子类型，则Queue[S]不可认为是Queue[A]的子类型或父类型，这种情况是和Java一样的。

2）trait Queue[+T] {} 
这是协变情况。这种情况下，当类型S是类型A的子类型，则Queue[S]也可以认为是Queue[A}的子类型，即Queue[S]可以泛化为Queue[A]。也就是被参数化类型的泛化方向与参数类型的方向是一致的，所以称为协变。

3）trait Queue[-T] {} 
这是逆变情况。这种情况下，当类型S是类型A的子类型，则Queue[A]反过来可以认为是Queue[S}的子类型。也就是被参数化类型的泛化方向与参数类型的方向是相反的，所以称为逆变。

接着看一个例子。

Java代码  

  1. package fineqtbull.customer
  2. //出版物类
  3. class Publication(val title: String)
  4. //书籍类
  5. class Book(title: String) extends Publication(title)
  6. //图书库类
  7. object Library {
  8. //定义图书库内所有的书籍
  9. val books: Set[Book] =
  10. Set(
  11. new Book("Programming in Scala"),
  12. new Book("Walden")
  13. )
  14. //打印所有图书内容，使用外部传入的函数来实现
  15. def printBookList(info: Book => AnyRef) {
  16. //确认Scala中一个参数的函数实际上是Function1特征的实例
  17. assert(info.isInstanceOf[Function1[_, _]])
  18. //打印
  19. for (book <- books)
  20. println(info(book))
  21. }
  22. //打印所有图书内容，使用外部传入的GetInfoAction特征的实例来实现
  23. def printBokkListByTrait[P >: Book, R <: AnyRef](
  24. action : GetInfoAction[P, R]) {
  25. //打印
  26. for (book <- books)
  27. println(action(book))
  28. }
  29. }
  30. //取得图书内容特征，P类型参数的类型下界是Book，R类型参数的类型上界是AnyRef
  31. trait GetInfoAction[P >: Book, R <: AnyRef] {
  32. //取得图书内容的文本描述，对应（）操作符
  33. def apply(book : P) : R
  34. }
  35. //单例对象，文件的主程序
  36. object Customer extends Application {
  37. //定义取得出版物标题的函数
  38. def getTitle(p: Publication): String = p.title
  39. //使用函数来打印
  40. Library.printBookList(getTitle)
  41. //使用特征GetInfoAction的实例来打印
  42. Library.printBokkListByTrait(new GetInfoAction[Publication, String] {
  43. def apply(p: Publication) : String = p.title })
  44. }

上例的Library单例对象的printBookList方法使用了函数来取得书籍的内容。在Scala中函数也是对象，上述情况下的函数有一个参数，实际上该参数是如下特征的实例。

Java代码  

  1. trait Function1[-S, +T] {
  2. def apply(x: S): T
  3. }

printBookList的info参数是Function1类型，而 Function1的-S类型参数是逆变，+T参数是协变。printBookList方法的assert(info.isInstanceOf[Function1[_, _]])语句可以验证这一点。从printBookList方法的定义可以知道，info的S类型参数是Book，T类型参数是AnyRef。然而主函数中使用处则是Library.printBookList(getTitle)，getTitle函数中对应的S是Publication，T是String。为什么可以与printBookList原来的定义不一致呢，这就是协变和逆变的威力了。由于-S是逆变，而Publication是Book的父类，所以Publication可以代替（泛化为）Book。由于+T是协变，而String是AnyRef的子类，所以String可以代替（泛化为）AnyRef。如此一来，主程序的语句也就完全正确了。

接下来说说类型的上界和下界，它们的含义如下。

1） U >: T

这是类型下界的定义，也就是U必须是类型T的父类(或本身，自己也可以认为是自己的父类)。

2) S <: T

这是类型上界的定义，也就是S必须是类型T的子类（或本身，自己也可以认为是自己的子类)。

接着使用前面的例子来说明>:和<:的使用方法。printBokkListByTrait方法实现了与printBookList相同的功能，但它是通过传入特征对象来实现的。也就是说，new GetInfoAction[Publication, String] {}和def getTitle(p: Publication): String是等价的，而GetInfoAction定义中使用>:和<:来代替了Function1中+和-。那是由于>:使得Publication可以代替Book，由于<:使得String可以代替AnyRef。

那么为什么Function1中的S是逆变而T是协变呢，那是由apply方法的格式而起的。apply方法的参数类型是S决定了S一定是逆变，而返回类型是T则决定了T是协变，这也是Scala语言的强制规定。

我们再来刨根问底一下，那么为什么Scala要有这种规定呢？这实际上和Liskov代替原理有关，它规定T类型是U类型的子类条件是，在U对象出现的所有地方都可以用T对象来代替。同时对于U和T中相同的方法定义，还必须保证T的参数类型需求的比较少，而T的返回类型提供得比较多。从本文的类子来看，参数类型Publication是Book的父类，所以需求的就比Book少；而返回类型String是AnyRef的子类，所提供的就比AnyRef多。以上就是def getTitle(p: Publication): String可以替代info: Book => AnyRef的原因，也是Scala定义协变和逆变规则的理论基础。

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时间： 2025-01-01 21:07:22

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Scala中的协变,逆变,上界,下界等 目录 [−] Java中的协变和逆变 Scala的协变 Scala的逆变 下界lower bounds 上界upper bounds 综合协变,逆变,上界,下界 View Bound <% Context Bound 参考文档 Scala中的协变逆变和Java中的协变逆变不一样,看起来更复杂. 本文对Scala中的这些概念做一总结.首先看几个概念: covariant 协变.使你能够使用比原始指定的类型的子类 Contravariance 逆变.使你能够使

（转）Scala中协变(+)、逆变(-)、上界(&lt;:)、下界(&gt;:)简单介绍

看源码的时候看到: trait ExtensionId[T <: Extension] { 没见过这个符号啊<: Scala上界(<:)和下界(>:) 1) U >: T 这是类型下界的定义,也就是U必须是类型T的父类(或本身,自己也可以认为是自己的父类). 2) S <: T 这是类型上界的定义,也就是S必须是类型T的子类(或本身,自己也可以认为是自己的子类). 然后scala中的泛型符号是[T],而不是Java中的<T>. 对于一个带类型参数的类型,比如

Scala中的协变(+)，逆变(-)，上界(&lt;:)，下界(&gt;:)

对于一个带类型参数的类型,比如 List[T],如果对A及其子类型B,满足 List[B]也符合 List[A]的子类型,那么就称为covariance(协变) ,如果 List[A]是 List[B]的子类型,即与原来的父子关系正相反,则称为contravariance(逆变). 如果一个类型支持协变或逆变,则称这个类型为variance(翻译为可变的或变型),否则称为invariant(不可变的)   在Java里,泛型类型都是invariant,比如 List<String> 并不是 L

Java中的逆变与协变（转）

看下面一段代码 Number num = new Integer(1); ArrayList<Number> list = new ArrayList<Integer>(); //type mismatch List<? extends Number> list = new ArrayList<Number>(); list.add(new Integer(1)); //error list.add(new Float(1.2f)); //error 有人会

Java中的逆变与协变

看下面一段代码 Number num = new Integer(1); ArrayList<Number> list = new ArrayList<Integer>(); //type mismatch List<? extends Number> list = new ArrayList<Number>(); list.add(new Integer(1)); //error list.add(new Float(1.2f)); //error 有人会

OOP中的逆变和协变

逆变和协变在存在于强类型语言中,尽管非常少提及,可是里面蕴含了面向对象的世界观.感谢和我一起讨论这个问题的人. 这里用了C#.Scala的语法作为演示样例,事实上逆变和协变的概念跟语言本身关系不大,事实也是如此. 一.定义 逆变的參数能够由指定的类型的子类型取代,协变的參数能够由指定类型的父类型取代. Scala中的逆变声明:Function[-A,+B] ;当中泛型-A为逆变类型.在实例化时,能够使用A类型或者A类的子类型. 二.协变与逆变的用途不同 1.语义 Scala中,函数的原型之中的一

Java中的逆变和协变

// public final class Integer extends Number Number num = new Integer(1); List<Number> list = new ArrayList<>(); list.add(new Integer(3)); ArrayList<Number> list = new ArrayList<Integer>(); //type mismatch List<? extends Number&

Java中的逆变与协变 很直接不饶弯的讲出来了

http://blog.csdn.net/z69183787/article/details/51598345 看下面一段代码: Number num = new Integer(1); List<Number> list = new ArrayList<>(); list.add(new Integer(3)); ArrayList<Number> list = new ArrayList<Integer>(); //type mismatch List&