Arrays vs. Generics: Kovarianz oder Invarianz – Warum der Unterschied?

Kovarianz in Arrays vs. Invarianz in Generics

Arrays und Generics weisen in Java aufgrund wichtiger Designentscheidungen ein gegensätzliches Verhalten auf. Arrays sind kovariant, das heißt, ein Array eines Subtyps kann einem Array eines Supertyps zugewiesen werden. Beispielsweise kann ein String[]-Array ein Object[]-Array ersetzen, da Strings Unterklassen von Objekten sind.

Kovarianz in Arrays: Eine historische Perspektive

The Die Entscheidung, Arrays kovariant zu machen, ist auf das Fehlen von Generika in frühen Java-Versionen zurückzuführen. Als Ersatz wurden Arrays für den Polymorphismus verwendet. Um den Wert dieses Ansatzes nicht einzuschränken, wurden Arrays kovariant behandelt, um Funktionen wie Sortieren und Gleichheitsvergleich für Arrays verschiedener Typen zu ermöglichen.

Invarianz in Generics: Gewährleistung der Typsicherheit

Als Generika eingeführt wurden, wurden sie bewusst so konzipiert, dass sie invariant sind. Ausschlaggebend für diese Designentscheidung waren Bedenken hinsichtlich der Typsicherheit. Die Zulassung von Kovarianz bei Generika würde bedeuten, dass ein List könnte als List behandelt werden. Im Gegensatz zu einem String-Array, das mit einem Objekt-Array kompatibel ist, würde diese Ersetzung jedoch zu Inkonsistenzen führen. Hunde können zu einer Liste von Tieren hinzugefügt werden, Katzen können jedoch nicht zu einer Liste von Hunden hinzugefügt werden.

Platzhalter: Überbrückung der Kovarianzlücke

Das Fehlen von Kovarianz in Generics schränkt den Ausdruck der Typflexibilität nicht ein. Platzhalter stellen einen Mechanismus zur Parametrisierung von Typen sowohl für Kovarianz als auch für Kontravarianz bereit. Beispielsweise kann eine Funktion wie equalLists(List l1, List l2) Listen beliebiger Art vergleichen und eine Funktion wie shuffleList(List l) Listen beliebiger Art mischen.

Fazit

Die Kovarianz in Arrays und die Invarianz in Generika sind Design Entscheidungen, die die Notwendigkeit von Polymorphismus mit der Wahrung der Typsicherheit in Einklang bringen. Die Kovarianz von Arrays erleichtert Operationen an verschiedenen Array-Typen, während die Invarianz von Generika die Typkorrektheit gewährleistet und unerwartetes Verhalten verhindert. Platzhalter bieten eine flexible Lösung für Typflexibilität innerhalb der Einschränkungen der Invarianz von Generika.

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