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基于.Net中的协变与逆变的深入分析

 更新时间：2021年9月22日 10:15  点击：2165

关于协变和逆变要从面向对象继承说起。继承关系是指子类和父类之间的关系；子类从父类继承所以子类的实例也就是父类的实例。比如说Animal是父类，Dog是从Animal继承的子类；如果一个对象的类型是Dog，那么他必然是Animal。
协变逆变正是利用继承关系 对不同参数类型或返回值类型 的委托或者泛型接口之间做转变。我承认这句话很绕，如果你也觉得绕不妨往下看看。
如果一个方法要接受Dog参数，那么另一个接受Animal参数的方法肯定也可以接受这个方法的参数，这是Animal向Dog方向的转变是逆变。如果一个方法要求的返回值是Animal，那么返回Dog的方法肯定是可以满足其返回值要求的，这是Dog向Animal方向的转变是协变。
由子类向父类方向转变是协变 协变用于返回值类型用out关键字
由父类向子类方向转变是逆变 逆变用于方法的参数类型用in关键字
协变逆变中的协逆是相对于继承关系的继承链方向而言的。
一． 数组的协变：

复制代码 代码如下:

Animal[] animalArray = new Dog[]{};

上面一行代码是合法的，声明的数组数据类型是Animal，而实际上赋值时给的是Dog数组；每一个Dog对象都可以安全的转变为Animal。Dog向Animal方法转变是沿着继承链向上转变的所以是协变
二． 委托中的协变和逆变
1.委托中的协变
复制代码 代码如下:

//委托定义的返回值是Animal类型是父类
public delegate Animal GetAnimal();
//委托方法实现中的返回值是Dog，是子类
static Dog GetDog(){return new Dog();}
//GetDog的返回值是Dog, Dog是Animal的子类；返回一个Dog肯定就相当于返回了一个Animal；所以下面对委托的赋值是有效的
GetAnimal getMethod = GetDog;

2.委托中的逆变
复制代码 代码如下:

//委托中的定义参数类型是Dog
public delegate void FeedDog(Dog target);
//实际方法中的参数类型是Animal
static void FeedAnimal(Animal target){}
// FeedAnimal是FeedDog委托的有效方法，因为委托接受的参数类型是Dog；而FeedAnimal接受的参数是animal，Dog是可以隐式转变成Animal的，所以委托可以安全的的做类型转换，正确的执行委托方法；
FeedDog feedDogMethod = FeedAnimal;

定义委托时的参数是子类，实际上委托方法的参数是更宽泛的父类Animal，是父类向子类方向转变，是逆变
三. 泛型委托的协变和逆变：
1． 泛型委托中的逆变
如下委托声明：
复制代码 代码如下:

public delegate void Feed<in T>(T target);

Feed委托接受一个泛型类型T，注意在泛型的尖括号中有一个in关键字，这个关键字的作用是告诉编译器在对委托赋值时类型T可能要做逆变
复制代码 代码如下:

//先声明一个T为Animal的委托
Feed<Animal> feedAnimalMethod = a=>Console.WriteLine(“Feed animal lambda”);
//将T为Animal的委托赋值给T为Dog的委托变量，这是合法的，因为在定义泛型委托时有in关键字，如果把in关键字去掉，编译器会认为不合法
Feed<Dog> feedDogMethod = feedAnimalMethod;

2. 泛型委托中的协变
如下委托声明：
复制代码 代码如下:

public delegate T Find<out T>();

Find委托要返回一个泛型类型T的实例，在泛型的尖括号中有一个out关键字，该关键字表明T类型是可能要做协变的
复制代码 代码如下:

//声明Find<Dog>委托
Find<Dog> findDog = ()=>new Dog();

//声明Find<Animal>委托，并将findDog赋值给findAnimal是合法的，类型T从Dog向Animal转变是协变
Find<Animal> findAnimal = findDog;

四． 泛型接口中的协变和逆变：
泛型接口中的协变逆变和泛型委托中的非常类似，只是将泛型定义的尖括号部分换到了接口的定义上。
1.泛型接口中的逆变
如下接口定义：
复制代码 代码如下:

public interface IFeedable<in T>
{
void Feed(T t);
}

接口的泛型T之前有一个in关键字，来表明这个泛型接口可能要做逆变
如下泛型类型FeedImp<T>，实现上面的泛型接口；需要注意的是协变和逆变关键字in，out是不能在泛型类中使用的，编译器不允许
复制代码 代码如下:

public class FeedImp<T>:IFeedable<T>
{
    public void Feed(T t){
        Console.WriteLine(“Feed Animal”);
    }
}

来看一个使用接口逆变的例子：
复制代码 代码如下:

IFeedable<Dog> feedDog = new FeedImp<Animal>();

上面的代码将FeedImp<Animal>类型赋值给了IFeedable<Dog>的变量；Animal向Dog转变了，所以是逆变
2.泛型接口中的协变
如下接口的定义：
复制代码 代码如下:

public interface IFinder<out T>
{
    T Find();
}

泛型接口的泛型T之前用了out关键字来说明此接口是可能要做协变的；如下泛型接口实现类
复制代码 代码如下:

public class Finder<T>:IFinder<T> where T:new()
{
    public T Find(){
        return new T();
    }
}
//使用协变,IFinder的泛型类型是Animal，但是由于有out关键字，我可以将Finder<Dog>赋值给它
IFinder<Animal> finder = new Finder<Dog>();

协变和逆变的概念不太容易理解，可以通过实际代码思考理解。这么绕的东西到底有用吗？答案是肯定的，通过协变和逆变可以更好的复用代码。复用是软件开发的一个永恒的追求。

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