Scala中3种类型之间的协方差

在Scala中，类型之间的协方差（Covariance）是一个重要的概念，它涉及到类型系统的灵活性和安全性。Scala支持三种类型之间的协方差：协变（Covariant）、逆变（Contravariant）和不变（Invariant）。下面我将详细解释这三种类型之间的协方差，并提供相关的示例代码。

协变（Covariant）

协变允许子类型替代父类型。在Scala中，协变通过使用+符号来表示。如果一个类型参数被标记为协变，那么它的子类型可以被视为其父类型的实例。

示例代码：

class Animal {
  def makeSound(): Unit = println("Animal makes a sound")
}

class Dog extends Animal {
  override def makeSound(): Unit = println("Dog barks")
}

class Cage[+A](val animal: A) {
  def getAnimal: A = animal
}

object CovarianceExample {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val dogCage: Cage[Dog] = new Cage(new Dog)
    val animalCage: Cage[Animal] = dogCage // 协变允许这种赋值
    animalCage.getAnimal.makeSound() // 输出: Dog barks
  }
}

在这个例子中，Cage类被标记为协变（+A），因此Cage[Dog]可以被视为Cage[Animal]的实例。

逆变（Contravariant）

逆变允许父类型替代子类型。在Scala中，逆变通过使用-符号来表示。如果一个类型参数被标记为逆变，那么它的父类型可以被视为其子类型的实例。

示例代码：

class Comparator[-A] {
  def compare(a1: A, a2: A): Int
}

class AnimalComparator extends Comparator[Animal] {
  def compare(a1: Animal, a2: Animal): Int = {
    // 实现比较逻辑
    0
  }
}

object ContravarianceExample {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val animalComparator: Comparator[Animal] = new AnimalComparator
    val dogComparator: Comparator[Dog] = animalComparator // 逆变允许这种赋值
    dogComparator.compare(new Dog, new Dog)
  }
}

在这个例子中，Comparator类被标记为逆变（-A），因此Comparator[Animal]可以被视为Comparator[Dog]的实例。

不变（Invariant）

不变意味着类型参数不能被其子类型或父类型替代。在Scala中，如果没有显式地标记类型参数为协变或逆变，那么它默认是不变的。

示例代码：

class Box[A](val value: A) {
  def getValue: A = value
}

object InvarianceExample {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val animalBox: Box[Animal] = new Box(new Animal)
    // val dogBox: Box[Dog] = animalBox // 这行代码会编译错误，因为Box是不变的
  }
}

在这个例子中，Box类是不变的，因此Box[Animal]不能被视为Box[Dog]的实例。