Java对象类型转换和强制对象类型转换

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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。如果把引用类型转换为子类类型,则称为向下转型;如果把引用类型转换为父类类型,则称为向上转型。

例如,Creature 类表示生物类,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();
Dogdog=(Dog)animal;    //向下转型,把Animal类型转换为Dog类型
Creature creature=animal;    //向上转型,把Animal类型转换为Creature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 dogMethod()。

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

强制对象类型转换

Java 编译器允许在具有直接或间接继承关系的类之间进行类型转换。对于向下转型,必须进行强制类型转换;对于向上转型,不必使用强制类型转换。

例如,对于一个引用类型的变量,Java 编译器按照它声明的类型来处理。如果使用 animal 调用 str 和 eatMethod() 方法将会出错,如下:
animal.str="";    //编译出错,提示Animal类中没有str属性
animal.eatMethod();    //编译出错,提示Animal类中没有eatMethod()方法

如果要访问 Cat 类的成员,必须通过强制类型转换,如下:
((Cat)animal).str="";    //编译成功
((Cat)animal).eatMethod();    //编译成功

把 Animal 对象类型强制转换为 Cat 对象类型,这时上面两句编译成功。对于如下语句,由于使用了强制类型转换,所以也会编译成功,例如:
Cat cat=(Cat)animal;    //编译成功,将Animal对象类型强制转换为Cat对象类型

子类的对象可以转换成父类类型,而父类的对象实际上无法转换为子类类型。因为通俗地讲,父类拥有的成员子类肯定也有,而子类拥有的成员,父类不一定有。因此,对于向上转型,不必使用强制类型转换。例如:
Cat cat=new Cat();
Animal animal=cat;    //向上转型,不必使用强制类型转换

如果两种类型之间没有继承关系,那么将不允许进行类型转换。例如:
Dog dog=new Dog();
Cat cat=(Cat)dog;    //编译出错,不允许把Dog对象类型转换为Cat对象类型
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