原文：http://www.cnblogs.com/en-heng/p/5041124.html
看下面一段代碼
Number num =newInteger(1);? ArrayList list =newArrayList();//type mismatchList list =newArrayList();list.add(newInteger(1));//errorlist.add(newFloat(1.2f));//error
有人會納悶，為什么Number的對象可以由Integer實例化，而ArrayList的對象卻不能由ArrayList實例化？list中的聲明其元素是Number或Number的派生類，為什么不能add?Integer和Float?為了解決這些問題，我們需要了解Java中的逆變和協變以及泛型中通配符用法。
1. 逆變與協變
在介紹逆變與協變之前，先引入Liskov替換原則（Liskov Substitution Principle, LSP）。
Liskov替換原則
LSP由Barbara Liskov于1987年提出，其定義如下：
所有引用基類（父類）的地方必須能透明地使用其子類的對象。
LSP包含以下四層含義：
子類完全擁有父類的方法，且具體子類必須實現父類的抽象方法。
子類中可以增加自己的方法。
當子類覆蓋或實現父類的方法時，方法的形參要比父類方法的更為寬松。
當子類覆蓋或實現父類的方法時，方法的返回值要比父類更嚴格。
前面的兩層含義比較好理解，后面的兩層含義會在下文中詳細解釋。根據LSP，我們在實例化對象的時候，可以用其子類進行實例化，比如：
Number num =newInteger(1);
定義
逆變與協變用來描述類型轉換（type transformation）后的繼承關系，其定義：如果AA、BB表示類型，f(?)f(?)表示類型轉換，≤≤表示繼承關系（比如，A≤BA≤B表示AA是由BB派生出來的子類）；
f(?)f(?)是逆變（contravariant）的，當A≤BA≤B時有f(B)≤f(A)f(B)≤f(A)成立；
f(?)f(?)是協變（covariant）的，當A≤BA≤B時有f(A)≤f(B)成立f(A)≤f(B)成立；
f(?)f(?)是不變（invariant）的，當A≤BA≤B時上述兩個式子均不成立，即f(A)f(A)與f(B)f(B)相互之間沒有繼承關系。
類型轉換
接下來，我們看看Java中的常見類型轉換的協變性、逆變性或不變性。
泛型
數組
令f(A)=[]A，容易證明數組是協變的：
Number[] numbers =newInteger[3];
方法
方法的形參是協變的、返回值是逆變的：
通過與網友iamzhoug37的討論，更新如下。
調用方法result = method(n)；根據Liskov替換原則，傳入形參n的類型應為method形參的子類型，即typeof(n)≤typeof(method's parameter)；result應為method返回值的基類型，即typeof(methods's return)≤typeof(result)：
static Number method(Number num){return1;}Object result =method(newInteger(2));//correctNumber result =method(newObject());//errorInteger result =method(newInteger(2));//error
在Java 1.4中，子類覆蓋（override）父類方法時，形參與返回值的類型必須與父類保持一致：
classSuper{Number method(Number n){... }}classSubextendsSuper{@OverrideNumber method(Number n){... }}
從Java 1.5開始，子類覆蓋父類方法時允許協變返回更為具體的類型：
classSuper{Number method(Number n){... }}classSubextendsSuper{@OverrideInteger method(Number n){... }}
2. 泛型中的通配符
實現泛型的協變與逆變
Java中泛型是不變的，可有時需要實現逆變與協變，怎么辦呢？這時，通配符?派上了用場：
實現了泛型的協變，比如：
List list =newArrayList();
實現了泛型的逆變，比如：
List list =newArrayList();
extends與super
為什么（開篇代碼中）List list在add?Integer和Float會發生編譯錯誤？首先，我們看看add的實現：
publicinterfaceListextendsCollection{boolean add(E e);}
在調用add方法時，泛型E自動變成了，其表示list所持有的類型為在Number與Number派生子類中的某一類型，其中包含Integer類型卻又不特指為Integer類型（Integer像個備胎一樣！！！），故add?Integer時發生編譯錯誤。為了能調用add方法，可以用super關鍵字實現：
List list =newArrayList();list.add(newInteger(1));list.add(newFloat(1.2f));
表示list所持有的類型為在Number與Number的基類中的某一類型，其中Integer與Float必定為這某一類型的子類；所以add方法能被正確調用。從上面的例子可以看出，extends確定了泛型的上界，而super確定了泛型的下界。
PECS
現在問題來了：究竟什么時候用extends什么時候用super呢？《Effective Java》給出了答案：
PECS: producer-extends, consumer-super.
比如，一個簡單的Stack API：
publicclassStack{publicStack();public void push(E e):public E pop();public boolean isEmpty();}
要實現pushAll(Iterable src)方法，將src的元素逐一入棧：
public void pushAll(Iterable src){for(E e : src)push(e)}
假設有一個實例化Stack的對象stack，src有Iterable與?Iterable；在調用pushAll方法時會發生type mismatch錯誤，因為Java中泛型是不可變的，Iterable與?Iterable都不是Iterable的子類型。因此，應改為
// Wildcard type for parameter that serves as an E producerpublic void pushAll(Iterable src){for(E e : src)push(e);}
要實現popAll(Collection dst)方法，將Stack中的元素依次取出add到dst中，如果不用通配符實現：
// popAll method without wildcard type - deficient!public void popAll(Collection dst){while(!isEmpty())? ? ? ? dst.add(pop());? }
同樣地，假設有一個實例化Stack的對象stack，dst為Collection；調用popAll方法是會發生type mismatch錯誤，因為Collection不是Collection的子類型。因而，應改為：
// Wildcard type for parameter that serves as an E consumerpublic void popAll(Collection dst){while(!isEmpty())? ? ? ? dst.add(pop());}
在上述例子中，在調用pushAll方法時生產了E 實例（produces E instances），在調用popAll方法時dst消費了E 實例（consumes E instances）。Naftalin與Wadler將PECS稱為Get and Put Principle。
java.util.Collections的copy方法(JDK1.7)完美地詮釋了PECS：
publicstaticvoid copy(List dest, List src){intsrcSize = src.size();if(srcSize > dest.size())thrownewIndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest");if(srcSize < COPY_THRESHOLD ||? ? ? ? (srcinstanceofRandomAccess && destinstanceofRandomAccess)) {for(inti=0; i di=dest.listIterator();? ? ? ? ListIterator si=src.listIterator();for(inti=0; i
PECS總結：
要從泛型類取數據時，用extends；
要往泛型類寫數據時，用super；
既要取又要寫，就不用通配符（即extends與super都不用）。
3. 參考資料
[1] meriton,?Covariance, Invariance and Contravariance explained in plain English?.
[2] Bert F,?Difference between and in Java.
[3] Joshua Bloch, Effective Java.
如需轉載，請注明作者及出處.
作者：Treant
