Java对象类型转换：向上转型和向下转型

将一个类型强制转换成另一个类型的过程被称为类型转换。

本节所说的对象类型转换，是指存在继承关系的对象，不是任意类型的对象。

当对不存在继承关系的对象进行强制类型转换时，会抛出 Java 强制类型转换（java.lang.ClassCastException）异常。

Java 语言允许某个类型的引用变量引用子类的实例，而且可以对这个引用变量进行类型转换。Java 中引用类型之间的类型转换（前提是两个类是父子关系）主要有两种，分别是向上转型（upcasting）和向下转型（downcasting）。

1）向上转型

父类引用指向子类对象为向上转型，语法格式如下：

fatherClass obj = new sonClass();

其中，fatherClass 是父类名称或接口名称，obj 是创建的对象，sonClass 是子类名称。

向上转型就是把子类对象直接赋给父类引用，不用强制转换。使用向上转型可以调用父类类型中的所有成员，不能调用子类类型中特有成员，最终运行效果看子类的具体实现。

2）向下转型

与向上转型相反，子类对象指向父类引用为向下转型，语法格式如下：

sonClass obj = (sonClass) fatherClass;

其中，fatherClass 是父类名称，obj 是创建的对象，sonClass 是子类名称。

向下转型可以调用子类类型中所有的成员，不过需要注意的是如果父类引用对象指向的是子类对象，那么在向下转型的过程中是安全的，也就是编译是不会出错误。但是如果父类引用对象是父类本身，那么在向下转型的过程中是不安全的，编译不会出错，但是运行时会出现我们开始提到的 Java 强制类型转换异常，一般使用 instanceof 运算符来避免出此类错误。

例如，Animal 类表示动物类，该类对应的子类有 Dog 类，使用对象类型表示如下：

Animal animal = new Dog();    // 向上转型，把Dog类型转换为Animal类型
Dog dog = (Dog) animal; // 向下转型，把Animal类型转换为Dog类型

 

例 1

下面通过具体的示例演示对象类型的转换。例如，父类 Animal 和子类 Cat 中都定义了实例变量 name、静态变量 staticName、实例方法 eat() 和静态方法 staticEat()。此外，子类 Cat 中还定义了实例变量 str 和实例方法 eatMethod()。

父类 Animal 的代码如下：

public class Animal {
    public String name = "Animal：动物";
    public static String staticName = "Animal：可爱的动物";
    public void eat() {
        System.out.println("Animal：吃饭");
    }
    public static void staticEat() {
        System.out.println("Animal：动物在吃饭");
    }
}

 子类 Cat 的代码如下： 

public class Cat extends Animal {
    public String name = "Cat：猫";
    public String str = "Cat：可爱的小猫";
    public static String staticName = "Dog：我是喵星人";
    public void eat() {
        System.out.println("Cat：吃饭");
    }
    public static void staticEat() {
        System.out.println("Cat：猫在吃饭");
    }
    public void eatMethod() {
        System.out.println("Cat：猫喜欢吃鱼");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat();
        Cat cat = (Cat) animal; // 向下转型
        System.out.println(animal.name); // 输出Animal类的name变量
        System.out.println(animal.staticName); // 输出Animal类的staticName变量
        animal.eat(); // 输出Cat类的eat()方法
        animal.staticEat(); // 输出Animal类的staticEat()方法
        System.out.println(cat.str); // 调用Cat类的str变量
        cat.eatMethod(); // 调用Cat类的eatMethod()方法
    }
}

 

通过引用类型变量来访问所引用对象的属性和方法时，Java 虚拟机将采用以下绑定规则：

• 实例方法与引用变量实际引用的对象的方法进行绑定，这种绑定属于动态绑定，因为是在运行时由 Java 虚拟机动态决定的。例如，animal.eat() 是将 eat() 方法与 Cat 类绑定。
• 静态方法与引用变量所声明的类型的方法绑定，这种绑定属于静态绑定，因为是在编译阶段已经做了绑定。例如，animal.staticEat() 是将 staticEat() 方法与 Animal 类进行绑定。
• 成员变量（包括静态变量和实例变量）与引用变量所声明的类型的成员变量绑定，这种绑定属于静态绑定，因为在编译阶段已经做了绑定。例如，animal.name 和 animal.staticName 都是与 Animal 类进行绑定。

对于 Cat 类，运行时将会输出如下结果：

Animal：动物
Animal：可爱的动物
Cat：吃饭
Animal：动物在吃饭
Cat：可爱的小猫
Cat：猫喜欢吃鱼