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【[特殊字符][特殊字符] 协变与逆变：用“动物收容所”讲清楚 PHP 类型的“灵活继承”】

news 2025/8/17 9:35:16

你有没有遇到过这样的问题：

“为什么子类方法可以返回 Cat，而父类只写了返回 Animal？”
“为什么参数反而能从 CatFood 变成更宽泛的 Food？”

这些看似“违反直觉”的设计，其实背后有一个优雅的编程概念：协变与逆变。

别被名字吓到！今天我们不用术语堆砌，而是用一个“动物收容所”的故事，把这两个概念讲得清清楚楚，并明确说明它们在不同 PHP 版本中的支持情况。

🏡 故事开始：开一家动物收容所

假设你开了一个“动物收容所”，专门帮助流浪猫狗找主人。

你定义了一个基本的规则：

abstract class Animal {protected string $name;public function __construct(string $name) {$this->name = $name;}abstract public function speak();
}class Cat extends Animal {public function speak() {echo $this->name . " 喵喵叫";}
}class Dog extends Animal {public function speak() {echo $this->name . " 汪汪叫";}
}

一切都很正常。现在，你想让收容所支持“领养”功能。

🌱 第一幕：协变（Covariance）——返回值可以“更具体”

你设计了一个接口：

interface AnimalShelter {public function adopt(string $name): Animal;
}

意思是：任何收容所，都能领养一只“动物” 。

但具体实现时：

class CatShelter implements AnimalShelter {public function adopt(string $name): Cat {return new Cat($name);}
}class DogShelter implements AnimalShelter {public function adopt(string $name): Dog {return new Dog($name);}
}

注意！父接口说“返回 Animal”，子类却返回了更具体的 Cat 或 Dog。

❓这合法吗？
✅ 合法！这就是“协变” 。

✅ 协变的核心思想：

返回值可以变得更“具体” 。

就像你说：“我要领养一只动物。”
收容所说：“给你一只猫。”
👉 没问题！猫当然是动物。

🔍 技术上：Cat 是 Animal 的子类，所以更“窄”、更“具体”，返回它是安全的。

这是 协变（Covariance） ：
协 = 协同，方向一致 —— 类型从“动物”变成“猫”，越来越具体，方向一致。

注意：完整的协变支持是从 PHP 7.4 开始的。

🍽️ 第二幕：逆变（Contravariance）——参数可以“更宽泛”

接下来，你给动物加个“吃饭”功能。

class Food {}
class AnimalFood extends Food {}abstract class Animal {public function eat(AnimalFood $food) {echo $this->name . " 吃 " . get_class($food);}
}

所有动物都吃“动物粮”（AnimalFood）。

但狗比较不挑食，它说：“我连普通食物都能吃！”

于是你重写狗的方法：

class Dog extends Animal {public function eat(Food $food) {  // 参数变宽了！echo $this->name . " 吃 " . get_class($food);}
}

父类要求传 AnimalFood，子类却接受更宽泛的 Food！

❓这合法吗？
✅ 也合法！这就是“逆变” 。

✅ 逆变的核心思想：

参数可以变得更“宽泛” 。

就像你去吃饭，菜单写“本店只接受现金”。
但店长说：“其实刷卡、支付宝我们也收。”
👉 更包容了，没问题！

🔍 技术上：Food 是 AnimalFood 的父类，范围更广。狗能吃的东西更多，说明它更“包容”，不会破坏原有规则。

这是 逆变（Contravariance） ：
逆 = 相反 —— 继承是“子类 → 父类”，但参数类型却从“子类”变回“父类”，方向相反。

注意：部分逆变支持是从 PHP 7.2 开始的，但完整的逆变支持也是从 PHP 7.4 开始的。

🧩 第三幕：属性的“读写困境”

以前，PHP 的属性是“死板”的：

class Parent {public Animal $pet;
}class Child extends Parent {public Dog $pet; // ❌ 不行！类型不能变
}

因为属性既要“读”又要“写”：

“读”希望返回更具体的类型（协变）
“写”希望接受更宽泛的类型（逆变）

两者冲突，所以只能“不变”。

但从 PHP 8.4 开始，我们可以定义“只读”或“只写”属性！

interface PetOwner {public Animal $pet { get; } // 只读
}class DogOwner implements PetOwner {public Dog $pet; // ✅ 可以！只读 → 协变成立
}

因为只允许“读”，所以返回更具体的 Dog 是安全的。

✅ 只读 → 协变
✅ 只写 → 逆变
❌ 可读可写 → 不变

📝 总结：一张表看懂协变与逆变

场景	能不能变？	如何变？	生活例子	支持版本
返回值	✅ 协变	越来越具体（Animal → Cat）	“动物” → “猫”	PHP 7.4+
参数	✅ 逆变	越来越宽泛（AnimalFood → Food）	“只能吃动物粮” → “啥都能吃”	PHP 7.4+ （部分支持从 PHP 7.2 开始）
属性（只读）	✅ 协变	可以更具体	“宠物” → “狗”	PHP 8.4+
属性（可读可写）	❌ 不变	类型不能变	既要读又要写，不能乱改	-