scala-協變、逆變、上界、下界

測試源代碼

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當咱們定義一個協變類型List[A+]時，List[Child]能夠是List[Parent]的子類型。

當咱們定義一個逆變類型List[-A]時，List[Child]能夠是List[Parent]的父類型。

Scala的協變

看下面的例子：

class Animal {}
    class Bird extends Animal {}
    class Animal {}
    class Bird extends Animal {}
    //協變
    class Covariant[T](t:T){}
    val cov = new Covariant[Bird](new Bird)
    val cov2:Covariant[Animal] = cov

c不能賦值給c2，由於Covariant定義成不變類型。

稍微改一下：

class Animal {}
    class Bird extends Animal {}
    class Animal {}
    class Bird extends Animal {}
    //協變
    class Covariant[+T](t:T){}
    val cov = new Covariant[Bird](new Bird)
    val cov2:Covariant[Animal] = cov

由於Consumer定義成協變類型的，因此Covariant[Bird]是Covariant[Animal]的子類型，因此它能夠被賦值給c2。

Scala的逆變

將上面的例子改一下：

class Animal {}
    class Bird extends Animal {}
    class Contravariant[-T](t: T) {
    }
    val c: Contravariant[Animal] = new Contravariant[Animal](new Animal)
    val c2: Contravariant[Bird] = c

這裏Consumer[-T]定義成逆變類型，因此Contravariant[Animal]被看做Contravariant[Animal]的子類型，故c能夠被賦值給c2。

下界lower bounds

若是協變類包含帶類型參數的方法時：

class Animal {}
    class Bird extends Animal {}
    class Consumer[+T](t: T) {
        def use(t: T) = {}
    }

編譯會出錯。出錯信息爲 "Covariant type T occurs in contravariant position in type T of value t"。
可是若是返回結果爲類型參數則沒有問題。

class Animal {}
    class Bird extends Animal {}
    class Consumer[+T](t: T) {
        def get(): T = {new T}
    }

爲了在方法的參數中使用類型參數，你須要定義下界：

class Animal {}
    class Bird extends Animal {}
    class Consumer[+T](t: T) {
        def use[U >: T](u : U) = {println(u)}
    }

這個地方比較複雜, 簡單的說就是Scala內部實現是, 把類中的每一個能夠放類型的地方都作了分類(+, –, 中立), 具體分類規則不說了 對於這裏最外層類[+T]是協變, 可是到了方法的類型參數時, 該位置發生了翻轉, 成爲-逆變的位置, 因此你把T給他, 就會報錯說你把一個協變類型放到了一個逆變的位置上

因此這裏的處理的方法就是, 他要逆變, 就給他個逆變, 使用[U >: T], 其中T爲下界, 表示T或T的超類, 這樣Scala編譯器就不報錯了

上界upper bounds

看一下逆變類中使用上界的例子：

class Animal {}
    class Bird extends Animal {}
    class Consumer[-T](t: T) {
        def get[U <: T](): U = {new U}
    }

能夠看到方法的返回值是協變的位置，方法的參數是逆變的位置。
所以協變類的類型參數能夠用在方法的返回值的類型，在方法的參數類型上必須使用下界綁定 >:。
逆變類的類型參數能夠用在方法的參數類型上，用作方法的返回值類型時必須使用上界綁定 <:。

綜合協變，逆變，上界，下界

一個綜合例子：

class Animal {}
    class Bird extends Animal {}
    class Consumer[-S,+T]() {
        def m1[U >: T](u: U): T = {new T} //協變，下界
        def m2[U <: S](s: S): U = {new U} //逆變，上界
    }
    class Test extends App {
        val c:Consumer[Animal,Bird] = new Consumer[Animal,Bird]()
        val c2:Consumer[Bird,Animal] = c
        c2.m1(new Animal)
        c2.m2(new Bird)
    }

View Bound <%

Scala還有一種視圖綁定的功能，如

class Bird {def sing = {}}
    class Toy {}
    class Consumer[T <% Bird]() {
        def use(t: T) = t.sing
    }

或者類型參數在方法上：

class Bird {def sing = {}}
    class Toy {}
    class Consumer() {
        def use[T <% Bird](t: T) = t.sing
    }
    class Test extends App {
        val c = new Consumer()
        c.use(new Toy)
    }

它要求T必須有一種隱式轉換能轉換成Bird,也就是 T => Bird,不然上面的代碼會編譯出錯：
No implicit view available from Toy => Bird.
加入一個隱式轉換，編譯經過。

import scala.language.implicitConversions
    class Bird {def sing = {}}
    class Toy {}
    class Consumer() {
        def use[T <% Bird](t: T) = t.sing
    }
    class Test extends App {
        implicit def toy2Bird(t: Toy) = new Bird
        val c = new Consumer()
        c.use(new Toy)
    }

Context Bound

context bound在Scala 2.8.0中引入，也被稱做type class pattern。
view bound使用A <% String方式，context bound則須要參數化的類型，如Ordered[A]。
它聲明瞭一個類型A,隱式地有一個類型B[A],語法以下：

def f[A : B](a: A) = g(a) // where g requires an implicit value of type B[A]

更清晰的一個例子：

def f[A : ClassManifest](n: Int) = new Array[A](n)

又好比

def f[A : Ordering](a: A, b: A) = implicitly[Ordering[A]].compare(a, b)

參考

Scala中的協變，逆變，上界，下界等

Scala的協變和逆變上界與下界

協變點和逆變點