Что такое ковариантность типов?

Ковариантность типов в Java означает, что при наличии иерархии типов Дочерний extends Родитель, можно использовать тип массива или генерика Дочерний[] там, где требуется Родитель[], или ArrayList<Дочерний> там, где требуется ArrayList<? extends Родитель>.

Примеры:

• Массивы:

  // Родительский класс
  class Animal {}
  
  // Дочерний класс
  class Dog extends Animal {}
  
  // Массив дочерних типов можно присвоить переменной массива родительских типов
  Animal[] animals = new Dog[10];
  

  Однако, попытка поместить в animals объект другого типа, например Cat, приведет к ArrayStoreException во время выполнения. Это ослабляет типовую безопасность массивов.

• Генерики: По умолчанию генерики инвариантны. List<Dog> НЕ является подтипом List<Animal>. Для достижения ковариантности с генериками используются подстановочные типы (wildcards) с ключевым словом extends.

  // Метод принимает список, содержащий объекты Animal или его подтипов
  void processAnimals(List<? extends Animal> animals) {
      // Можно читать элементы (они гарантированно являются Animal или его подтипом)
      Animal first = animals.get(0);
  
      // НЕЛЬЗЯ добавлять элементы (неизвестно, какой именно подтип ожидается)
      // animals.add(new Dog()); // Ошибка компиляции
      // animals.add(new Animal()); // Ошибка компиляции
  }
  
  List<Dog> dogs = new ArrayList<>();
  processAnimals(dogs); // Это разрешено благодаря <? extends Animal>
  

Таблица сравнения инвариантности и ковариантности (с учетом подстановочных типов):

Ковариантность делает API более гибким для чтения данных из коллекций или источников типов, которые являются подтипами ожидаемого типа.