前言

今天重讀了一下向上轉型與向下轉型,有些新的體會,瞭解了向上轉型的好處,及如何向下轉型。在此分享給大家。

向上轉型

向上轉型是用來表現新類和基類之間的關係。在傳統中,由匯出類轉型成基類,在繼承圖中是向上移動的。因此稱作向上轉型。由於向上轉型是從一個較專用型別向較通用型別轉換,所以總是安全的。也就是說,匯出類是基類的一個超集。它可能比基類含有更多的方法。但他必須具備基類中所含有的方法。
我們來看一個例子。

class Car {
    public void run() {
        System.out.println("這是父類run()方法");
    }
}

public class Benz extends Car {
    public void run() {
        System.out.println("這是Benz的run()方法");

    }

    public void price() {
        System.out.println("Benz:800000$");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Benz();
        car.run();
       //car.price();程式報錯
    }
}

執行後輸出。這是Benz的run()方法。
但是當我們用car這個物件去呼叫Benz類中price這個方法時,就會報錯。
這就是因為我們此處進行的向上轉型,car這個物件雖然指向子類,但是子類由於進行了向上轉型,就失去了使用父類中所沒有的方法的“權利”,在此處就是不能呼叫price()這個方法。
那麼向上轉型到底有什麼用呢,到目前為止我們不僅看不到它的好處,反而發現使用了向上轉型後反而不能呼叫子類所特有的方法了。那麼向上轉型的作用到底是什麼呢,我們一起來看下面的程式碼:

class Car {
    public void run() {
        System.out.println("這是父類run()方法");
    }

    public void speed() {
        System.out.println("speed:0");
    }

}

class BMW extends Car {
    public void run() {
        System.out.println("這是BMW的run()方法");
    }

    public void speed() {
        System.out.println("speed:80");
    }
}

public class Benz extends Car {
    public void run() {
        System.out.println("這是Benz的run()方法");

    }

    public void speed() {
        System.out.println("speed:100");
    }

    public void price() {
        System.out.println("Benz:800000$");
    }

    public static void main(String[] args) {
        show(new Benz());//向上轉型實現
        show(new BMW());
    }

    public static void show(Car car) {//父類例項作為引數
        car.run();
        car.speed();
    }
}

上面程式碼中

    public static void main(String[] args) {
        show(new Benz());
        show(new BMW());
    }

    public static void show(Car car) {
        car.run();
        car.speed();
    }

就體現了向上轉型的優點,這也體現了Java抽象程式設計的思想。如果此處沒有向上轉型,要實現show每個子類的功能,那麼有幾個子類就要寫多少函式。程式碼如下:

    public static void main(String[] args) {
        show(new Benz());
        show(new BMW());
    }

    public static void show(Benz benz) {
        benz.run();
        benz.speed();
    }
    public static void show(BMW bmw) {
        bmw.run();
        bmw.speed();
    }

試想一下,一旦有很多子類,那麼這個工作量將會比沒有使用向上轉型大很多。這也表明向上轉型還有個優點就是提高了程式碼的簡潔性。
我們再來一種帶著static的特殊呼叫情況。

public class Animal {
    
        String name = "我是動物";
        static int age = 20;
        public void eat() {
            System.out.println("動物可以吃飯");
        }
        public static void sleep() {
            System.out.println("動物可以睡覺");
        }

        public void run(){
            System.out.println("動物可以奔跑");
        }

        public static void main(String[] args) {
            Animal am = new Dog();
            am.eat();
            am.sleep();
            am.run();
            //am.watchdog();這裡會報錯
            System.out.println(am.name);
            System.out.println(am.age);
        }

}
class Dog extends Animal {
    String name = "小狗";
    static int age = 60;
    public void eat() {
        System.out.println("小狗可以吃飯");
    }
    public static void sleep() {
        System.out.println("小狗可以睡覺");
    }
    public void watchdog() {
        System.out.println("小狗可以看門");
    }

}

執行結果:

但是可以看到程式碼塊中,直接呼叫Dog的watchdog()方法會報錯。

這就是因為我們此處進行的向上轉型,am這個物件雖然指向子類,但是子類由於進行了向上轉型,就失去了使用父類中所沒有的方法的“權利”,在此處就是不能呼叫watchdog()這個方法。
而且結果裡也可以看到,睡覺是引用的父類“Animal”的睡覺方法,這是因為Animal的睡覺方法為靜態方法,可以總結如下:
如果是訪問成員變數,編譯的話就是看父類,運行同樣是看父類。
如果訪問的方法,編譯就看父類,執行則看子類。
如果是靜態方法,編譯和執行都是看父類。

向下轉型

先看一個錯誤的例子

public class Animal {
    public void eat(){
        System.out.println("Animal eat()");
    }
}

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println("Dog eat");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //向下轉型
        Animal animal = new Animal();
        ((Dog)animal).eat();
    }
}

執行結果:
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: com.hello.test.Animal cannot be cast to com.hello.test.Dog
at com.hello.test.Test.main(Test.java:7)
從上述例子來看,Java似乎並不支援向下轉型,真是如此嗎?其實不然,Java同樣支援向下轉型,只是向下轉型是有條件的——只有引用子類物件的父類引用才能被向下轉型為子類物件。也就是說,向下轉型之前,必須先向上轉型。

public class Animal {
    public void eat(){
        System.out.println("Animal eat()");
    }
}

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println("Dog eat");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //向上轉型
        Animal animal = new Dog();
        //向下轉型
        ((Dog)animal).eat();
    }
}

執行結果:
Dog