计算机科学背后的原理叫做

协方差：？扩展MyClass，矛盾：？超级MyClass和不变性/非方差：MyClass

下图应解释该概念。图片提供：Andrey Tyukin

public class Test {

    public class A {}

    public class B extends A {}

    public class C extends B {}

    public void testCoVariance(List<? extends B> myBlist) {
        B b = new B();
        C c = new C();
        myBlist.add(b); // does not compile
        myBlist.add(c); // does not compile
        A a = myBlist.get(0); 
    }

    public void testContraVariance(List<? super B> myBlist) {
        B b = new B();
        C c = new C();
        myBlist.add(b);
        myBlist.add(c);
        A a = myBlist.get(0); // does not compile
    }
}

PECS：生产者延伸和消费者超级

理解的前提条件：

泛型和泛型通配符多态性、亚型和超型

假设我们有一个采用泛型类型参数T的类型，例如List＜T＞。当我们编写代码时，还允许泛型类型参数T的子类型或超类型可能是有益的。这放松了对API用户的限制，可以使代码更加灵活。

让我们先看看放松这些限制会带来什么。假设我们有以下3个类：

class BaseAnimal{};

class Animal extends BaseAnimal{};

class Duck extends Animal{};

我们正在构建一个公共方法，该方法采用列表＜Animal＞

如果我们使用超级列表<？superAnimal>而不是List<Animal>，我们现在可以传递更多的列表来满足我们方法的要求。我们现在可以传入List<Animal>或List<BaseAnimal>甚至List<Object>如果我们使用扩展列表<？扩展Animal>而不是List<Animal>，我们现在可以传递更多的列表来满足我们方法的要求。我们现在可以传入List<Animal>或List<Duck>

然而，这存在以下两个限制：

如果我们使用像List<？super Animal>我们不知道List＜t＞的确切类型。它可能是List＜Animal＞或List＜BaseAnimal>或List＜Object＞的列表。我们无从得知。这意味着我们永远无法从列表中获取值，因为我们不知道该类型是什么。但是，我们可以将任何Animal数据类型或将其扩展到列表中。因为我们只能将数据放入列表，所以它被称为数据消费者。如果我们使用扩展列表<？扩展Animal>而不是List＜Animal＞。我们也不知道确切的类型是什么。它可以是List<Animal>或List<Duck>。我们现在不能在列表中添加一些东西，因为我们永远无法确定是什么类型。但是我们可以删除一些东西，原因是我们始终知道列表中的任何东西都是Animal的子类型。因为我们只能从列表中提取数据，所以它被称为数据的生产者。

这里有一个简单的程序来说明类型限制的放松：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Generics {
    public static void main(String[] args) {

        Generics generics = new Generics();

        generics.producerExtends(new ArrayList<Duck>());
        generics.producerExtends(new ArrayList<Animal>());

        generics.consumerSuper(new ArrayList<Object>());
        generics.consumerSuper(new ArrayList<Animal>());

    }

    //  ? extends T   is an upper bound
    public void producerExtends (List<? extends Animal> list) {

        // Following are illegal since we never know exactly what type the list will be
        // list.add(new Duck());
        // list.add(new Animal());
        
        // We can read from it since we are always getting an Animal or subclass from it
        // However we can read them as an animal type, so this compiles fine
        if (list.size() > 0) {
            Animal animal = list.get(0);
        }
    }

    // ? extends T   is a lower bound
    public void consumerSuper (List<? super Animal> list) {
        // It will be either a list of Animal or a superclass of it
        // Therefore we can add any type which extends animals
        list.add(new Duck());
        list.add(new Animal());

        // Compiler won't allow this it could potentially be a super type of Animal
        // Animal animal = list.get(0);
    }

简而言之，要记住PECS的三个简单规则：

使用<？如果需要检索对象集合中的类型T。使用<？如果需要将T类型的对象放入一个集合。如果您需要同时满足这两个条件，那么不要使用通配符。像就这么简单。

在处理集合时，在上限或下限通配符之间进行选择的常见规则是PECS。信用

PECS（生产者延伸和消费者超级）

助记符→ 获取（扩展）和放置（超级）原则。

该原则规定：仅从结构中获取值时，请使用扩展通配符。仅将值放入结构中时，请使用超级通配符。当你得到和得到时，不要使用通配符。

Java示例：

class Super {
        Number testCoVariance() {
            return null;
        }
        void testContraVariance(Number parameter) {
        } 
    }
    
    class Sub extends Super {
        @Override
        Integer testCoVariance() {
            return null;
        } //compiles successfully i.e. return type is don't care(Integer is subtype of Number)
        @Override
        void testContraVariance(Integer parameter) {
        } //doesn't support even though Integer is subtype of Number
    }

Liskov替换原则（LSP）指出，“程序中的对象应该用其子类型的实例替换，而不改变程序的正确性”。

在编程语言的类型系统中，键入规则

协变的，如果它保持类型的排序（≤），则将类型从更具体到更通用排序；相反，如果它颠倒了这个顺序；如果两者都不适用，则为不变或非变。

协方差和反方差

只读数据类型（源）可以是协变的；只写数据类型（汇）可以是相反的。充当源和汇的可变数据类型应该是不变的。

要说明这种一般现象，请考虑数组类型。对于Animal类型，我们可以使用Animal[]类型

协变：猫[]是动物[]；反义词：动物[]是猫[]；不变量：动物[]不是猫[]，猫[]不是动物[]。

Java示例：

Object name= new String("prem"); //works
List<Number> numbers = new ArrayList<Integer>();//gets compile time error

Integer[] myInts = {1,2,3,4};
Number[] myNumber = myInts;
myNumber[0] = 3.14; //attempt of heap pollution i.e. at runtime gets java.lang.ArrayStoreException: java.lang.Double(we can fool compiler but not run-time)

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("prem");
List<Object> listObject=list; //Type mismatch: cannot convert from List<String> to List<Object> at Compiletime  

更多示例

图像src

有界（即朝向某处）通配符：有三种不同的通配符：

差异/非差异：？或扩展对象-无边界通配符。它代表所有类型的家庭。当你得到和投入时使用。共方差：？扩展T（T子体的统治）-带有上限的通配符。T是继承层次结构中最上层的类。仅从结构中获取值时，请使用扩展通配符。抵销方差：？超级T（T祖先的统治）-带有下限的通配符。T是继承层次结构中最底层的类。当只将值放入结构中时，请使用超级通配符。

注意：通配符？表示零或一次，表示未知类型。通配符可以用作参数的类型，而不能用作泛型方法调用或泛型类实例创建的类型参数。（即，当使用通配符时，引用不在程序的其他地方使用，如我们使用T）

 import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Shape { void draw() {}}

class Circle extends Shape {void draw() {}}

class Square extends Shape {void draw() {}}

class Rectangle extends Shape {void draw() {}}

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        //? extends Shape i.e. can use any sub type of Shape, here Shape is Upper Bound in inheritance hierarchy
        List<? extends Shape> intList5 = new ArrayList<Shape>();
        List<? extends Shape> intList6 = new ArrayList<Cricle>();
        List<? extends Shape> intList7 = new ArrayList<Rectangle>();
        List<? extends Shape> intList9 = new ArrayList<Object>();//ERROR.


        //? super Shape i.e. can use any super type of Shape, here Shape is Lower Bound in inheritance hierarchy
        List<? super Shape> inList5 = new ArrayList<Shape>();
        List<? super Shape> inList6 = new ArrayList<Object>();
        List<? super Shape> inList7 = new ArrayList<Circle>(); //ERROR.

        //-----------------------------------------------------------
        Circle circle = new Circle();
        Shape shape = circle; // OK. Circle IS-A Shape

        List<Circle> circles = new ArrayList<>();
        List<Shape> shapes = circles; // ERROR. List<Circle> is not subtype of List<Shape> even when Circle IS-A Shape

        List<? extends Circle> circles2 = new ArrayList<>();
        List<? extends Shape> shapes2 = circles2; // OK. List<? extends Circle> is subtype of List<? extends Shape>


        //-----------------------------------------------------------
        Shape shape2 = new Shape();
        Circle circle2= (Circle) shape2; // OK. with type casting

        List<Shape> shapes3 = new ArrayList<>();
        List<Circle> circles3 = shapes3; //ERROR. List<Circle> is not subtype of  List<Shape> even Circle is subetype of Shape

        List<? super Shape> shapes4 = new ArrayList<>();
        List<? super Circle> circles4 = shapes4; //OK.
    }

    
    
    /*
     * Example for an upper bound wildcard (Get values i.e Producer `extends`)
     *
     * */
    public void testCoVariance(List<? extends Shape> list) {
        list.add(new Object());//ERROR
        list.add(new Shape()); //ERROR
        list.add(new Circle()); // ERROR
        list.add(new Square()); // ERROR
        list.add(new Rectangle()); // ERROR
        Shape shape= list.get(0);//OK so list act as produces only
    /*
     * You can't add a Shape,Circle,Square,Rectangle to a List<? extends Shape>
     * You can get an object and know that it will be an Shape
     */
    }
    
    
    /*
     * Example for  a lower bound wildcard (Put values i.e Consumer`super`)
     * */
    public void testContraVariance(List<? super Shape> list) {
        list.add(new Object());//ERROR
        list.add(new Shape());//OK
        list.add(new Circle());//OK
        list.add(new Square());//OK
        list.add(new Rectangle());//OK
        Shape shape= list.get(0); // ERROR. Type mismatch, so list acts only as consumer
        Object object= list.get(0); //OK gets an object, but we don't know what kind of Object it is.
        /*
         * You can add a Shape,Circle,Square,Rectangle to a List<? super Shape>
         * You can't get an Shape(but can get Object) and don't know what kind of Shape it is.
         */
    }
}

泛型和示例

协方差和反方差根据类型确定兼容性。在任何一种情况下，方差都是有向关系。协方差可以翻译为“同一方向不同”或不同，而反方差意味着“相反方向不同”，或相反。协变型和逆变型并不相同，但它们之间存在相关性。这些名称暗示了相关性的方向。

https://stackoverflow.com/a/54576828/1697099https://stackoverflow.com/a/64888058/1697099

协方差：接受子类型（只读，即Producer）相反：接受超类型（仅写，即Consumer）

让我们假设这个层次结构：

class Creature{}// X
class Animal extends Creature{}// Y
class Fish extends Animal{}// Z
class Shark extends Fish{}// A
class HammerSkark extends Shark{}// B
class DeadHammerShark extends HammerSkark{}// C

让我们澄清PE-Producer扩展：

List<? extends Shark> sharks = new ArrayList<>();

为什么不能在此列表中添加扩展“Shark”的对象？如：

sharks.add(new HammerShark());//will result in compilation error

由于您有一个在运行时可以是a、B或C类型的列表，因此您不能在其中添加任何a、B和C类型的对象，因为您可能会得到一个在java中不允许的组合。实际上，编译器确实可以在编译时看到您添加了一个B:

sharks.add(new HammerShark());

…但它无法确定在运行时，您的B是列表类型的子类型还是超类型。在运行时，列表类型可以是A、B、C中的任何一种类型。因此，例如，您不能在DeadHammerShark列表中添加HammerSkark（超级类型）。

*你会说：“好吧，但既然它是最小的类型，为什么我不能在其中添加HammerSkark？”。答：这是你知道的最小的。但HammerSkark也可以被其他人扩展，你最终也会遇到同样的情况。

让我们来澄清一下CS-超级消费者：

在同一层次结构中，我们可以尝试以下操作：

List<? super Shark> sharks = new ArrayList<>();

您可以向此列表中添加什么以及为什么？

sharks.add(new Shark());
sharks.add(new DeadHammerShark());
sharks.add(new HammerSkark());

您可以添加上述类型的对象，因为shark（A、B、C）以下的任何对象都将始终是shark（X、Y、Z）以上的任何对象的子类型。易于理解。

不能在Shark之上添加类型，因为在运行时，添加的对象的类型在层次结构中可能高于列表的声明类型（X、Y、Z）。这是不允许的。

但为什么你不能从这个列表中阅读呢？（我的意思是可以从中获取元素，但不能将其分配给除Object o以外的任何对象）：

Object o;
o = sharks.get(2);// only assignment that works

Animal s;
s = sharks.get(2);//doen't work

在运行时，列表的类型可以是A:X、Y、Z。。。编译器可以编译赋值语句（这似乎是正确的），但在运行时，s（Animal）的类型在层次结构上可以低于列表的声明类型（可以是Creature，也可以更高）。这是不允许的。

综上所述

我们使用<？super T>将类型等于或低于T的对象添加到列表中。我们无法阅读它我们使用<？扩展T>以从列表中读取类型等于或低于T的对象。我们不能向其中添加元素。