协变与逆变 (Covariance and Contravariance)

协变（Covariance）和逆变（Contravariance）是类型系统中的重要概念，特别是在处理泛型和函数类型时。它们描述了子类型关系如何在不同上下文中传播。理解这些概念可以帮助你编写更加灵活且类型安全的代码。

1. 协变 (Covariance)

定义：如果 B 是 A 的子类型，那么 F<B> 也是 F<A> 的子类型。这里 F 表示一个类型构造器，例如泛型或函数返回类型。

特点：

• 协变允许将更具体的类型赋值给更通用的类型。
• 常见于输出位置，如返回值类型、读取属性等。

示例：泛型中的协变

class Animal {}
class Dog extends Animal {}

// 泛型数组是协变的
let animals: Animal[] = [];
let dogs: Dog[] = [new Dog()];

animals = dogs; // OK: Dog[] 是 Animal[] 的子类型

在这个例子中，Dog[] 可以赋值给 Animal[]，因为 Dog 是 Animal 的子类，所以 Dog[] 也是 Animal[] 的子类型。

示例：函数返回类型的协变

function getAnimal(): Animal {
  return new Animal();
}

function getDog(): Dog {
  return new Dog();
}

let getAnyAnimal: () => Animal = getDog; // OK: () => Dog 是 () => Animal 的子类型

在这里，getDog 函数的返回类型 Dog 是 getAnyAnimal 返回类型 Animal 的子类型，因此可以进行赋值。

2. 逆变 (Contravariance)

定义：如果 B 是 A 的子类型，那么 F<A> 是 F<B> 的子类型。这意味着参数位置的类型是逆变的。

特点：

• 逆变允许将更通用的类型赋值给更具体的类型。
• 常见于输入位置，如函数参数类型、写入属性等。

示例：函数参数类型的逆变

function acceptsAnimal(animal: Animal): void {
  console.log("It's an animal");
}

function acceptsDog(dog: Dog): void {
  console.log("It's a dog");
}

let acceptAnyAnimal: (animal: Animal) => void = acceptsDog; // Error: Type '(dog: Dog) => void' is not assignable to type '(animal: Animal) => void'.
let acceptAnyDog: (dog: Dog) => void = acceptsAnimal; // OK: (animal: Animal) => void 是 (dog: Dog) => void 的子类型

在这个例子中：

• acceptsDog 不能赋值给 acceptAnyAnimal，因为 acceptAnyAnimal 需要能够接受任何 Animal 类型的对象，而 acceptsDog 只能接受 Dog 类型的对象。
• acceptAnyDog 可以赋值给 acceptsAnimal，因为 acceptsAnimal 接受的是更通用的 Animal 类型，它可以处理 Dog 类型的对象。

3. 不变 (Invariance)

有些情况下，类型既不是协变也不是逆变，而是不变的。这意味着即使 B 是 A 的子类型，F<B> 也不是 F<A> 的子类型，反之亦然。

示例：双向绑定属性的不变性

class Container<T> {
  value: T;
}

let containerOfAnimals: Container<Animal>;
let containerOfDogs: Container<Dog>;

containerOfAnimals = containerOfDogs; // Error: Type 'Container<Dog>' is not assignable to type 'Container<Animal>'.
containerOfDogs = containerOfAnimals; // Error: Type 'Container<Animal>' is not assignable to type 'Container<Dog>'.

在这个例子中，Container<T> 的 value 属性既可以用于读取也可以用于写入，因此它既不是协变也不是逆变，而是不变的。

总结

• 协变：适用于输出位置，如返回值类型、读取属性等。如果 B 是 A 的子类型，那么 F<B> 也是 F<A> 的子类型。
• 逆变：适用于输入位置，如函数参数类型、写入属性等。如果 B 是 A 的子类型，那么 F<A> 是 F<B> 的子类型。
• 不变：既不是协变也不是逆变，通常出现在需要双向访问（读/写）的场景中。

理解协变与逆变的概念对于正确使用泛型和函数类型非常重要。通过合理应用这些概念，你可以编写出更加灵活且类型安全的代码。