协变与逆变：用“动物收容所”讲清楚 PHP 类型的“灵活继承”-阿里西西

你有没有遇到过这样的问题：

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：

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。

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。

?️ 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：

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！

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。

? 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。

? 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	-