PHP 類別物件的 Covariance(協變)、Contravariance(逆變)

Covariance(協變)、Contravariance(逆變)：
子類別、父類別，互相替代的問題。

Covariance(協變)：原本規定是父類，但用子類取代。如果類別設計符合里氏替換原則(子類別必須能替換父類別)，這通常是被允許的。

Contravariance(逆變)：原本規定是子類，但用父類取代。

範例：

//一個食物類別
class Food {
    
}

//動物食物(食物類別的子類)
class AnimalFood extends Food {
    
}

//一個動物類別，有一個吃食物的方法
class Animal {

    public function eat(AnimalFood $ff) {//規定只能吃"動物食物"
        echo get_class($this) . " 吃 " . get_class($ff);
    }

}

//有一個動物收容所介面，有一個領養動物的方法，想開動物收容所，須實現此方法
interface AnimalShelter {

    public function adoption(): Animal; //規定只能領養動物類別
}

#Covariance(協變)：
//1.有一個人，想要開狗收容所，所以要實現狗領養的方法
//2.收容所介面，規定只能領養 Animal 類別，但可用 Dog 子類別取代
//  原本規定是父類 Animal，但用子類 Dog 取代=>協變

class Dog extends Animal {//收容所要有狗，建立 Dog 類別 
}

//狗收容所
class DogShelter implements AnimalShelter {

    //規定只能領養Animal類別，但可用Dog子類別取代(協變)
    public function adoption(): Dog {//返回值協變
        return new Dog();
    }

}

//一個狗收容所
$ds = new DogShelter();
//從狗收容所領養了一隻動物
$aa = $ds->adoption();
//看看從狗收容所領養了什麼動物
echo "領養了：" . get_class($aa); //領養了：Dog
//這是狗，能吃AnimalFood，餵牠吃
$aa->eat(new AnimalFood()); //Dog 吃 AnimalFood
//但不能吃 Food (全部的食物)
//Fatal error: Uncaught TypeError: Animal::eat(): Argument #1 ($ff) must be of type AnimalFood, Food given
//$aa->eat(new Food());

#Contravariance(逆變)：
//有一個人，想要開豬收容所，所以要實現豬領養的方法
//1.收容所要有豬，所以建立 Pig 類別，
//2.建立 Pig 類別時，才想到豬不只可吃動物食物 class AnimalFood，而是所有食物 class Food 都可以吃
//  但動物類別 class Animal 裡的 eat(AnimalFood $ff) 方法，已經限制只能吃動物食物 class AnimalFood
//3.所以只好將豬的 eat(AnimalFood $ff) 覆寫，改成 eat(Food $ff)
//  原本規定是子類 AnimalFood，但用父類 Food 取代=>逆變

class Pig extends Animal {

    //規定用AnimalFood，但覆寫後，改用Food父類取代(逆變)
    public function eat(Food $ff) {//方法參數逆變
        echo get_class($this) . " 吃 " . get_class($ff);
    }

}

//豬收容所
class PigShelter implements AnimalShelter {

    public function adoption(): Pig {
        return new Pig();
    }

}

//一個豬收容所
$ds = new PigShelter();
//從豬收容所領養了一隻動物
$aa = $ds->adoption();
//看看從豬收容所領養了什麼動物
echo "領養了：" . get_class($aa); //領養了：Pig
//這是豬，什麼都能吃，AnimalFood、Food 都餵牠吃
$aa->eat(new AnimalFood()); //Pig 吃 AnimalFood
$aa->eat(new Food()); //Pig 吃 Food

參考：

• https://www.php.net/manual/zh/language.oop5.variance.php
  PHP: 协变与逆变 - Manual
• https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%8D%8F%E5%8F%98%E4%B8%8E%E9%80%86%E5%8F%98
  協變與逆變 - 維基百科，自由的百科全書