Kotlin 中的 `out`：通过示例和问题解析协变

Kotlin 中 out 背后隐藏着什么？回答常见问题

如果你曾经在 Kotlin 中编写过泛型并遇到过难以理解的编译错误，那么你很可能会遇到 out 这个词。这个小小的修饰符即使在经验丰富的开发者中也引发了许多争议。我们收集了来自 Stack Overflow 的最常见问题，并将其转化为一份易懂的指南。今天你将了解什么是 out，它的作用是什么，以及如何避免在协变中迷失方向。

让我们一劳永逸地弄清楚——没有枯燥的理论，只有鲜活的代码和实践。

为什么 Kotlin 要发明 out？（简要历史回顾）

在 Java 中，有通配符——问号 ? extends T。它表示集合可以包含类型 T 或其子类型的对象。问题在于，Java 并不禁止你意外地将错误类型的对象放入这样的集合中——你只会在运行时得到错误。Kotlin 在类型层面解决了这个问题。

Kotlin 中的关键字 out 是协变的声明。如果你写 Source<out T>，这意味着：“我可以从这个 Source 中读取类型 T 的对象，但不能向其中写入”。编译器会严格检查这一点。

问题 1：out 和 in 有什么区别？

这是 Stack Overflow 上最常见的问题。让我们想象一个盒子：

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• out —— 一个只能从中取出物品的盒子（生产者）。
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• in —— 一个只能向其中放入物品的盒子（消费者）。
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示例：

// 协变：可以读取，但不能写入\ninterface Producer<out T> {\n    fun produce(): T\n}\n\n// 逆变：可以写入，但不能读取\ninterface Consumer<in T> {\n    fun consume(item: T)\n}\n\nfun main() {\n    val stringProducer: Producer<String> = object : Producer<String> {\n        override fun produce(): String = "Hello"\n    }\n    \n    val anyProducer: Producer<Any> = stringProducer // 有效！out 允许这样做\n    println(anyProducer.produce())\n}\n

请注意：Producer<out T> 允许将 Producer<String> 赋值给类型为 Producer<Any> 的变量。没有 out，这是不可能的。

问题 2：为什么 Kotlin 在使用 out 时禁止 fun set(value: T)？

这是一个经典的陷阱。如果你声明了 out，编译器将不允许你拥有接受 T 作为参数的函数。为什么？

想象一下，你有一个 MutableList<out Number>。你可以向其中放入 Int，但编译器不知道这个列表实际上是什么。也许它是一个 MutableList<Double>？如果允许写入，你就会破坏类型。out 保证了安全性：你只能读取。

// 不会编译通过！\ninterface BadList<out T> {\n    fun get(index: Int): T  // OK\n    fun add(item: T)        // 错误！T 处于 in 位置\n}\n

解决方案：如果你需要同时读取和写入，请分别使用 in 和 out，或者使用不变类型（不带修饰符）。

问题 3：out 与 Java 中的通配符 ? extends 有何关联？

直接对应关系：Kotlin 中的 Source<out T> = Java 中的 Source<? extends T>。但有一个重要区别：

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• 在 Java 中，通配符是类型的使用点变型（use-site variance）。
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• 在 Kotlin 中，out 是类型的声明点变型（declaration-site variance）。
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Java 示例：

// Java：在声明变量时使用通配符\nList<? extends Number> numbers = new ArrayList<Integer>();\nnumbers.a