任务的协变和逆变

Question

在下面的代码片段中，我不太明白为什么我要实现的内容为什么是不可能的：

接口：

public interface IEntityRepository<out T> : IRepository<IEntity> {

    void RequeryDataBase();

    IEnumerable<T> Search(string pattern);

    Task<IEnumerable<T>> SearchAsync(string pattern);

    SearchContext Context { get; }

    string BaseTableName { get; }
  }

在 IRepository<IEntity> 中只定义了简单的通用增删改查（CRUD）。

在这一行代码中，我遇到了一个错误：Task<IEnumerable<T>> SearchAsync(string pattern); 错误信息如下：

方法返回类型必须是输出安全的。无效的方差：类型参数 T 必须在 Task 上不变地有效。

请帮助我理解，为什么我不能在 Task<T> 中使用 <out T>。

- lokusking

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我认为操作的结果需要分配给任务，使其成为 <in T>。 - Jim

@Jim 但是结果类型是 iEnumerable<T>，而不仅仅是 T... 我本能地认为这应该可以工作。 - René Vogt

Task<T>是一个类，因此它是不变的。 - Lee

@RenéVogt 我也这么认为。Task本身不应该关心返回的内容是什么。 - lokusking

Answer 1

Task<T>不支持协变性，只有针对泛型接口（和委托类型，但这与此处无关）才能应用协变性。

例如，Task<IEnumerable<Dog>> 不能赋值给 Task<IEnumerable<Animal>>。因此，您的接口也不能标记为协变的。

您可能想查看这个相关问题。

- Charles Mager

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他们可以给出任何说明，但我仍然觉得在引入“Task<T>”、“ITask”却没有“ITask<out T>”时出现了错误的决策。 - Toxantron

Answer 2

决定在某个通用接口中使用通用类型参数的方差时，您必须考虑接口内通用类型参数的所有用法。每个用法都可能引入有关方差的某些限制。这包括：

• 作为方法的输入参数的用途-禁止协变
• 作为方法返回值的用途-禁止逆变
• 作为其他通用派生的一部分，例如Task<T> - 这种用法可能禁止协变、禁止逆变或两者皆有

我使用了消极逻辑来强调所有这些情况基本上都引入了限制。经过分析，您将知道任何元素是否已禁止协变，然后您的参数可能不声明为out。反之，如果任何元素禁止了逆变性，则您的参数可能无法声明为in。

在您的特定情况下，第一个Search方法返回IEnumerable<T>，从而使逆变不适用。但是，SearchAsync然后返回Task<IEnumerable<T>>，而该用法引入了存在于Task类型中的约束-它是不变的，这意味着此时out也不可能。

结果是，为了满足其所有方法的签名，您的通用接口必须在其通用参数类型上是不变的。

- Zoran Horvat

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我不完全理解为什么没有ITask<out T>接口。它将有助于解决这些问题。 - Toxantron

@Toxantron 因为需要有人来“设置”结果，所以它不能是协变的。我仍然不明白所有这些如何适用于此处，因为问题中的类型仍然是 IEnumerable<T> 而不是 T。为什么 T 的协变性在 Task<IEnumerable<T>> 中起任何作用呢？ - René Vogt

@RenéVogt Task 对于 IEnumerable<T> 是不变的，这意味着 T 不能变化，尽管 IEnumerable<T> 本身对 T 是协变的。Search 方法返回普通的 IEnumerable<T>，并且不限制变异性。仅使用 Search 方法，整个接口可以对 T 是协变的。 - Zoran Horvat

@RenéVogt 当然可以。我经常设计这样的API。看看 List<T> 和 IEnumerable<out T>。你可以操作 Task<T>，但返回 ITask<out T>。 - Toxantron

@Toxantron，ITask<out T>是什么？ - Zoran Horvat

@ZoranHorvat 很遗憾，由于某些模糊的原因，这种情况并不存在。他们认为现在无法改变。我希望有人能创建 ITask<out T>，每当我们遇到使用 Task<T> 的 API 时，我们就可以将其替换掉。 - Toxantron

Answer 3

如果您可以使用.NET Core或.NET 5及以上版本，则解决方案是使用IAsyncEnumerable<T>而不是Task<IEnumerable<T>>。

协变接口如下所示：

public interface IEntityRepository<out T> : IRepository<IEntity> {

    void RequeryDataBase();

    IEnumerable<T> Search(string pattern);

    IAsyncEnumerable<T> SearchAsync(string pattern);

    SearchContext Context { get; }

    string BaseTableName { get; }
  }

关于协变异步的更多信息可以在这里找到。

- Lakedaimon

Answer 4

你可以作弊并且使用。

IObservable<out T>

这与 Task<T> 几乎相同，但具有协变类型。当您需要时，它总是可以转换为一个任务。尽管代码的可读性会有所降低，因为使用 Task<T> 时假定（并强制）只能获得一个结果，而使用 IObservable<T> 则可以获得多个结果。但是您可以进行

IObservable<T> o = ...
var foo = await o;

就像一样

Task<T> t = ...
var foo = await t;

请注意，您需要从Rx库中包含System.Reactive.Linq命名空间才能使其工作。它将向IObservable<>添加一个扩展方法，使其可等待。

- bradgonesurfing

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此外，Task甚至没有实现IObservable。 - IluTov

你可以等待一个IObservable。 - bradgonesurfing

好的，我猜你不是在谈论 System.IObservable 对吧 ;) - IluTov

如此提到，您需要在 System.Reactive.Linq 中使用扩展方法才能使其正常工作。https://dev59.com/24Xca4cB1Zd3GeqPPvSz#27415346 - IluTov

当然。没有System.Reactive. Linq，就没有人会使用IObservable。 - bradgonesurfing

Answer 5

就像其他人之前提到的那样，在 Task<TResult> 中，TResult 不是协变的。不过您可以使用 ContinueWith 创建一个新的 Task 实例：

var intTask = Task.FromResult(42);
var objectTask = intTask.ContinueWith(t => (object) t.Result);

await objectTask; // 42

- IluTov