协变(Covariance) 和 逆变(Contravariance) 是类型系统中关于类型兼容性的重要概念，它们描述了复杂类型(如函数、泛型)如何基于其组成部分的类型保持兼容性。

一、概念

1、协变 (Covariance)

如果类型 Child 是类型 Parent 的子类型，那么 Container<Child> 也是 Container<Parent> 的子类型。通常和父子类型关系的方向保持一致。常见于数组、Promise、返回值类型等场景

class Animal {}
class Dog extends Animal {}

// 数组是协变的
let animals: Animal[] = [];
let dogs: Dog[] = [];
animals = dogs; // 合法，因为 Dog[] 是 Animal[] 的子类型

2、逆变 (Contravariance)

如果类型 Child 是类型 Parent 的子类型，那么 Container<Parent> 是 Container<Child> 的子类型。通常和父子类型关系的方向保持相反。常见于函数参数类型、事件处理程序等场景

type AnimalHandler = (animal: Animal) => void;
type DogHandler = (dog: Dog) => void;

// 函数参数是逆变的
let animalHandler: AnimalHandler = (animal: Animal) => {};
let dogHandler: DogHandler = (dog: Dog) => {};

dogHandler = animalHandler; // 合法，因为 AnimalHandler 是 DogHandler 的子类型
animalHandler = dogHandler; // 不合法

3、双变 (Bivariance)

双变指的是，既允许协变又允许逆变

interface EventHandler<T> {
  (event: T): void;
}

// 没有 strictFunctionTypes 时，以下赋值都是合法的
let handleAnimalEvent: EventHandler<Animal> = (event: Animal) => {};
let handleDogEvent: EventHandler<Dog> = (event: Dog) => {};

handleAnimalEvent = handleDogEvent; // 合法
handleDogEvent = handleAnimalEvent; // 也合法

二、TypeScript 中的实现

1、函数类型

TypeScript 中函数参数是逆变的，而返回值是协变的：

interface Comparer<T> {
  compare(a: T, b: T): number;
}

let animalComparer: Comparer<Animal>;
let dogComparer: Comparer<Dog>;

animalComparer = dogComparer; // 错误，因为函数参数是逆变的
dogComparer = animalComparer; // 合法

2、strictFunctionTypes 选项

TypeScript 2.6 引入了 strictFunctionTypes 选项：

• 启用时：函数参数类型检查是严格逆变的
• 禁用时：函数参数类型检查是双变的(既协变又逆变)
• 在没有配置 strictFunctionTypes 时，方法参数是双变的

interface EventHandler<T> {
  (event: T): void;
}

// 没有 strictFunctionTypes 时，以下赋值都是合法的
let handleAnimalEvent: EventHandler<Animal> = (event: Animal) => {};
let handleDogEvent: EventHandler<Dog> = (event: Dog) => {};

handleAnimalEvent = handleDogEvent; // 合法
handleDogEvent = handleAnimalEvent; // 也合法

三、总结

理解协变和逆变有助于：

1. 设计更安全的泛型接口
2. 理解函数类型兼容性规则
3. 处理回调函数和事件处理程序
4. 构建类型安全的抽象

// 安全的设计：使用逆变参数和协变返回值
interface Transformer<Input, Output> {
  transform(input: Input): Output;
}

// 这样使用时类型检查会更严格和安全

协变和逆变是类型系统的高级特性，理解它们可以帮助开发者编写更健壮的类型安全代码。

更新日志

2025/8/24 08:17

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• e7112-1于 2025/8/24