Java教程-详解Java 协变返回类型

协变返回类型指定返回类型可以在与子类相同的方向上变化。

在Java5之前，无法通过改变返回类型来覆盖方法。但是自从Java5开始，如果子类重写了一个返回非原始类型的方法，并且将返回类型更改为子类类型，那么就可以使用协变返回类型来覆盖方法。下面是一个简单的示例：：

注意：如果您是 Java 初学者，请跳在了解 OOP 概念后再返回阅读本篇教程。

协变返回类型的简单示例

文件名： B1.java

class A{    
A get(){return this;}    
}    
    
class B1 extends A{    
@Override  
B1 get(){return this;}    
void message(){System.out.println("欢迎使用协变返回类型");}    
    
public static void main(String args[]){    
new B1().get().message();    
}    
}

输出：

欢迎使用协变返回类型

上面的例子可以看到，A类的get()方法的返回类型是A，B类的get()方法的返回类型是B。两种方法返回类型不同，但都是方法重写. 这称为协变返回类型。

协变返回类型的优点

以下是协变返回类型的优点：

避免类型转换的困扰：使用协变返回类型可以避免在类层次结构中进行繁琐的类型转换，使代码更加易读和易维护。
自由性增加：在方法覆盖中，协变返回类型提供了更大的灵活性，允许子类在返回类型方面具有更多的选择。
防止运行时ClassCastException：使用协变返回类型可以帮助防止在返回对象时出现运行时的ClassCastException异常，因为返回类型已经被指定为子类类型。

让我们通过一个例子来更好地理解协变返回类型的优点。

文件名： CovariantExample.java

class A1  
{  
    A1 foo()  
    {  
        return this;  
    }  
      
    void print()  
    {  
        System.out.println("Inside the class A1");  
    }  
}  
  
  
// A2 是 A1 的子类  
class A2 extends A1  
{  
    @Override  
    A1 foo()  
    {  
        return this;  
    }  
      
    void print()  
    {  
        System.out.println("Inside the class A2");  
    }  
}  
  
// A3 是 A2 的子类  
class A3 extends A2  
{  
    @Override  
    A1 foo()  
    {  
        return this;  
    }  
      
    @Override  
    void print()  
    {  
        System.out.println("Inside the class A3");  
    }  
}  
  
public class CovariantExample  
{  
    // main方法  
    public static void main(String argvs[])  
    {  
       A1 a1 = new A1();  
         
       //这样写是没问题的  
       a1.foo().print();  
         
       A2 a2 = new A2();  
         
       // 我们需要进行类型转换才能实现  
             // 读者更清楚创建的对象类型    
       ((A2)a2.foo()).print();  
         
       A3 a3 = new A3();  
         
       // 进行类型转换  
       ((A3)a3.foo()).print();  
    }  
}

输出：

Inside the class A1
Inside the class A2
Inside the class A3

解释：

在上述代码中，类A3继承自类A2，而类A2又继承自类A1。因此，A1是A2和A3的父类。这意味着A2和A3类的任何对象也可以视为A1类型的对象。由于方法foo()在每个类中的返回类型都相同，我们无法确定实际返回的对象的确切类型。我们只能推断返回的对象将是A1类型，这是最通用的类。我们无法确定返回的对象是A2还是A3。

这就是为什么我们需要进行类型转换来确定从foo()方法返回的对象的具体类型。然而，类型转换不仅使代码变得冗长，还需要程序员保证转换的准确性，以确保正确地执行类型转换，否则可能会导致ClassCastException异常。

更糟糕的是，考虑到类层次结构可能涉及到10到15个甚至更多的类，并且每个类中的foo()方法都具有相同的返回类型，这会使代码的阅读和编写变得非常困难和混乱。

写上面的更好的方法是：

文件名： CovariantExample.java

class A1  
{  
    A1 foo()  
    {  
        return this;  
    }  
      
    void print()  
    {  
        System.out.println("Inside the class A1");  
    }  
}  
  
// A2 是 A1 的子类  
class A2 extends A1  
{  
    @Override  
    A2 foo()  
    {  
        return this;  
    }  
      
    void print()  
    {  
        System.out.println("Inside the class A2");  
    }  
}  
  
// A3 是 A2 的子类  
class A3 extends A2  
{  
    @Override  
    A3 foo()  
    {  
        return this;  
    }  
      
    @Override  
    void print()  
    {  
        System.out.println("Inside the class A3");  
    }  
}  
  
public class CovariantExample  
{  
    // main方法  
    public static void main(String argvs[])  
    {  
       A1 a1 = new A1();  
       a1.foo().print();    
       A2 a2 = new A2();     
       a2.foo().print();  
       A3 a3 = new A3();  
       a3.foo().print();   
    }  
}

输出：

Inside the class A1
Inside the class A2
Inside the class A3

解释：在上述程序中，我们不需要进行类型转换，因为返回类型是确定的。因此，我们知道从foo()方法返回的对象的类型不会引起混淆。即使我们编写了涉及10到15个类的代码，方法的返回类型也不会引起混淆。这是因为协变返回类型使这一切成为可能。

协变返回类型是如何实现的？

尽管Java不允许基于返回类型的重载，但JVM始终允许基于返回类型的重载。JVM使用方法的完整签名进行查找和解析。完整签名指的是除了参数类型外，还包括返回类型。换句话说，一个类可以有两个或多个方法，它们的返回类型不同。Java编译器（javac）利用了这个特性来实现协变返回类型。它允许子类方法的返回类型是父类方法返回类型的子类型，从而实现了协变返回类型的功能。这样，我们就能够以更灵活和直观的方式重写方法，并且不会引起类型转换或异常的问题。

Java教程-详解Java 协变返回类型

协变返回类型的简单示例

协变返回类型的优点

协变返回类型是如何实现的？

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