求协变与逆变的隐喻解释及Kotlin函数场景原理剖析

先上好记的隐喻 #

把类的继承和函数的类型替换，比作日常的快递站逻辑：

• 类的继承：把Animal看成「大号包裹」，Dog是「小号包裹」（小号能塞进大号，反之不行）；把Number看成「大号箱子」，Int是「小号箱子」（小号箱子属于大号箱子的范畴）
• 函数参数：相当于快递站的「收件台」——如果收件台能收大号包裹，那肯定能收小号包裹（因为小号包裹的尺寸在大号的范围内）
• 函数返回值：相当于快递站的「寄件箱」——如果寄件箱能寄出小号箱子，那肯定能满足需要大号箱子的需求（因为小号箱子本身就是大号箱子的一种）

Kotlin函数的类型规则：Function<in T, out R> #

Kotlin里的函数类型(T) -> R本质对应Function<in T, out R>接口，其中：

• in T：参数类型T是逆变的。简单说：如果A是B的父类，那么Function<A, R>可以替代Function<B, R>使用（对应收件台逻辑：能收大号包裹的台，兼容小号包裹）
• out R：返回值类型R是协变的。简单说：如果C是D的子类，那么Function<T, C>可以替代Function<T, D>使用（对应寄件箱逻辑：能寄小号箱子的，兼容大号箱子的需求）

结合你的代码拆解 #

基础代码结构 #

open class Animal
class Dog : Animal()

fun doSomething(fn: (Dog) -> Number) {}

这里doSomething需要的函数是：能接收Dog（小号包裹），返回Number（大号箱子）的函数，对应Function<Dog, Number>。

为什么传入animalToIntMethod能运行？ #

看要传入的函数：

val animalToIntMethod: (Animal) -> Int = { TODO() }
doSomething(animalToIntMethod)

我们分参数和返回值两部分验证规则：

1. 参数部分（逆变验证）：
   animalToIntMethod的参数是Animal（大号包裹），而doSomething要求的参数是Dog（小号包裹）。根据逆变规则，能处理所有Animal的函数，必然能处理Dog（毕竟Dog是Animal的子类）——就像能收大号包裹的收件台，绝对能收下小号包裹，完全没问题。
2. 返回值部分（协变验证）：
   animalToIntMethod返回Int（小号箱子），而doSomething要求返回Number（大号箱子）。根据协变规则，返回Int等价于返回了一个Number（因为Int继承自Number）——就像快递站寄了个小号箱子，完全满足对方要大号箱子的需求（小号属于大号的范畴）。

一句话总结 #

• 逆变（in）：参数用父类替代子类，函数能处理更大范围的输入，自然兼容小范围
• 协变（out）：返回值用子类替代父类，更具体的结果能满足更宽泛的需求
• 不变性：如果函数类型既没有in也没有out，那必须严格匹配类型，不能替换

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nadar