数组与泛型：协方差还是不变性——为什么有区别？

数组的协变性与泛型的不变性

由于重大的设计决策，数组和泛型在 Java 中表现出截然不同的行为。数组是协变的，这意味着子类型的数组可以分配给超类型的数组。例如，String[] 数组可以替换 Object[] 数组，因为字符串是对象的子类。

数组中的协方差：历史视角

使数组协变的决定源于 Java 早期版本中缺乏泛型。作为替代，数组被用于多态性。为了避免限制这种方法的价值，对数组进行了协变处理，以允许排序和相等比较等函数对各种类型的数组进行操作。

泛型中的不变性：保护类型安全

当泛型被引入时，它们被有意设计为不变的。这种设计选择是出于对类型安全性的考虑。允许泛型中的协变意味着 List可以被视为List。但是，与与对象数组兼容的字符串数组不同，这种替换会造成不一致。狗可以添加到动物列表中，但猫不能添加到狗列表中。

通配符：弥合协方差差距

缺乏协方差泛型不限制类型灵活性的表达。通配符提供了一种参数化协变和逆变类型的机制。例如，像 equalLists(List> l1, List> l2) 这样的函数可以比较任何类型的列表，而像 shuffleList(List> l) 这样的函数可以对任何类型的列表进行混洗。

结论

数组中的协方差和泛型中的不变性是平衡多态性需求和保持类型安全性的设计决策。数组的协变性有利于对各种数组类型的操作，而泛型的不变性则确保类型正确性并防止意外行为。通配符在泛型不变性的约束下为类型灵活性提供了灵活的解决方案。

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