Java中向下转型的意义

布满荆棘的人生 2022-07-16 01:09 157阅读 0赞

## 什么是向上转型和向下转型 ##

在Java继承体系中，认为基类（父类/超类）在上层，导出类（子类/继承类/派生类）在下层，因此向上转型的意思就是把子类对象转成父类类型，即将父类的引用指向子类对象；向下转型的意思就是把父类对象转成子类类型，即将子类的引用指向父类对象。

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## 向上转型 ##

先看一下向上转型的例子：

首先定义一个动物类，即Animal类，并赋予一个eat()方法

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

然后定义一个鸟类，即Bird类，继承Animal类并重写Animal类的eat()方法，并赋予一个方法fly()方法

class Bird extends Animal {      
        @Override  
        public void eat()  
        {  
            System.out.println("子类重写的父类的 eatting...");  
        }     
        public void fly()  
        {  
            System.out.println("子类新方法 flying...");  
        }  
    }

最后定义一个Sys类，实现向上转型，先看代码

public class Sys  
    {  
        public static void main(String[] args)   
        {  
            Animal b=new Bird(); //向上转型 
            b.eat();   
            // b.fly(); b虽指向子类对象，但此时子类作为向上的代价丢失和父类不同的fly()方法 
            sleep(new Male());  
            sleep(new Female());//传入的参数是子类！！
        }  
    
        public static void sleep(Human h) //方法的参数是父类！！
            {  
                 h.sleep();  
            }  
    }

好，看完代码了，我们来解释一下向上转型是如何进行的吧！

*  向上转型的实现

Animal b=new Bird(); //向上转型
                b.eat(); // 调用的是子类的eat()方法
                b.fly(); // 报错!!!!!-------b虽指向子类对象，但此时子类作为向上转型的代价丢失和父类不同的fly()方法（子类向上转型会丢失与父类不同（父类所不拥有的方法）

*  为何不直接Bird b=new Bird();b.eat() 呢？  
    这样就没有体现出面向对象的抽象的编程思想，且降低了代码的可扩展性
 *  向上转型的好处？

sleep(new Male());//调用方法时传入的参数是子类
               sleep(new Female());
                 public static void sleep(Human h) //方法的参数是父类
                {
                     h.sleep();
                 }

如上代码就是用的向上转型，若是不用向上转型，那么有多少个子类就得在这儿写多少种不同的睡觉方法，如果有一千个，甚至更多子类，还不写的奔溃，所以使用向上转型既提高了代码的可扩展性，又减少了程序员的工作，何乐而不为呢？

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再来看一下向下转型：

## 向下转型 ##

和上面一样，我们先定义一个水果类，即Fruit类，并赋予一个myName()方法

class Fruit{
        public void myName(){
            System.out.printf("superclass:Fruit");
        }
    }

接着我们定义一个苹果类，即Apple类，继承Fruit类并重写Fruit类的myName()方法，并赋予一个myMore()方法

class Apple extends Fruit{ 
        public void myName(){
            System.out.printf("sonclass:Apple");
        }
    
        public void myMore(){
            System.out.printf("A little Apple of Fruit");
        }
    }

最后定义一个Sys类来实现向下转型，但实现向下转型前需要先实现向上转型，所以这也是为什么我们前面要介绍向上转型的原因，先看代码

public class Sys{
        public static void main(String[] args) {   
            Fruit a=new Apple(); //向上转型 
            a.myName();  
    
            Apple aa=(Apple)a; //向下转型,编译和运行皆不会出错(正确的) 
            aa.myName();//向下转型时调用的是子类的myName()方法 
            aa.myMore();;  
    
            Fruit f=new Fruit();  
            Apple aaa=(Apple)f; //-不安全的---向下转型,编译无错但会运行会出错 
            aaa.myName();  
            aaa.myMore();   
        }  
    }

*  子类是父类的超集，子类拥有的信息（例如方法），父类不一定有。用子类类型去操作父类对象是不安全的。
 *  父类是子类的子集，父类拥有的公有信息（例如方法），子类一定有，所以用父类类型去操作子类对象是安全的，也即向上转型是成立的。

这里有必要再说一下向上转型：

向上转型可分为两种，一种是隐式转换，一种是强制转换。

class A { 
    
    }

interface C { }

public class B extends A implements C {   
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {  
            // B t = (B) new A(); // 向下转型不成立，运行时会抛出错误 
    
            /** * 向上转型 */  
            // 隐式转换 
            A a1 = new B();  
    
            // 强制转换 
            A a2 = new B();  
            C c = (C) a2;  
    
            // 强制转换 
            Class<> clazz = Class.forName("p.B");  
            A a3 = (A) clazz.newInstance();  
        }  
    }

当子类有两种或多种父类类型，并且这些父类类型并不在同一个继承体系内时，如果要将子类对象的引用从一个父类传给另一个父类，就需要进行强制转换。

向下转型是你向上转型后才能执行的操作，一定要牢记这一点。

类型还原

public class B {   
    
        /** * @param args * @throws Exception */  
        public static void main(String[] args) throws Exception {  
            Object o = new B();// 向上转型 
            B b = (B) o;// 类型还原 
    
            b = (B) Class.forName("p.B").newInstance();  
        }  
    
    }

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## 向下转型的实例 ##

首先，我们定义一个空接口Food,不赋予任何方法

public interface Food{
    
    }

然后新建一个Vegetables,并实现Food接口：

public class Vegetables implements Food{ 
    
        public void green(){
            System.out.println("Vegetables is green food");
        }
    
        public void nutrition(){
            System.out.println("Vegetables is very nourishing");
        }
    }

新建一个Meal,并实现Food接口：

public class Meal implements Food{ 
    
        public void testgood(){
            System.out.println("Meal test good");
        }
    
        public void nutrition(){
            System.out.println("Meal is also nourishing");
        }
    }

新建一个Fruit类，并实现Food接口：

public class Fruit implements Food{ 
    
        public void necessary(){
            System.out.println("Fruit is necessary food for man");
        }
    
        public void nutrition(){
            System.out.println("Meal is also nourishing");
        }
    }

上面的程序都很简单，定义了一个Food接口，并在Vegetables、Meal、Fruit类分别实现它，每一个方法也很简单，仅仅打印了一行信息而已。

接下来，我们想象一个情景：我们在商城买食品，食品有很多，但基本上可以分为蔬菜、肉类和水果，等等，这些都属于食品。电子产品是抽象的。好，那么我们决定买一台Thinkpad，一个鼠标和一个键盘。  
这时，我们需要一个购物车来放我们需要买的食品。我们可以添加进购物车，然后通过购物车还能知道存放的食品数量，能拿到对应的食品。

那么，一个购物车类就出来了，如下：

import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class ShopCar{
    
        private List<Food> mlist = new ArrayList<Food>();
    
        public void add(Food food){
    
            mlist.add(food);
        }
    
        public int getSize(){
    
            return mlist.size();
        }
    
        public Electronics getListItem(int position){
    
            return mlist.get(position);
        }
    
    }

List 集合是用来存放食品的，add 方法用来添加食品到购物车，getSize 方法用来获取存放的食品数量，getListItem 方法用来获取相应的食品。

大家可能会疑惑的是为什么是放 Electronics 的泛型，而不是放Vegetables，Meal，Fruit等？

想象一下，如果是List，肯定放不进肉Meal吧，难道我们要生成3个集合？这里是定义了3个食品类，但是我如果有100种食品呢，难道要定义100个集合?

这太可怕了。所以之前，我们写了一个Food接口，提供了一个Food的标准，然后让每一个Food子类都去实现这个接口。

实际上这里又涉及到了向上转型的知识点，我们虽然在add 方法将子类实例传了进来存放，但子类实例在传进去的过程中也进行了向上转型。

所以，此时购物车里存放的子类实例对象，由于向上转型成Food，已经丢失了子类独有的方法，以上述例子来分析，Vegetables实例就是丢失了green() 和nutrition() 这两个方法，而Meal实例就是丢失了testgood()和nutrition()这两个方法。

但是实际上，这些食物丢失任何一个方法都是我们所不希望的。

接着我们写一个测试类 Test 去测试购物车里的食品。

public class Test{
    
        public static final int Vegetables= 0;
        public static final int Meal= 1;
        public static final int Fruit = 2;
    
        public static void main(String[] args){
    
            //添加进购物车
            ShopCar shopcar = new ShopCar();
            shopcar.add(new Vegetables());
            shopcar.add(new Meal());
            shopcar.add(new Fruit ());
    
            //获取大小
            System.out.println("购物车存放的食品数量为 ——> "+shopcar.getSize());
    
    
            //开始测试Vegetables蔬菜
            Vegetables vegetables= (Vegetables)shopcar.getListItem(Vegetables);
            vegetables.green();
            vegetables.nutrition();
    
            System.out.println("-------------------");
    
            //开始测试Meal肉
            Meal meal = (Meal)shopcar.getListItem(Meal);
            meal .testgood();
            meal .nutrition();
    
            System.out.println("-------------------");
    
            //开始测试Fruit水果
            Fruit fruit = (Fruit )shopcar.getListItem(Fruit);
            fruit .necessary();
            fruit .nutrition();
        }
    
    }

举个例子分析一下

//开始测试Vegetables蔬菜
            Vegetables vegetables= (Vegetables)shopcar.getListItem(Vegetables);
            vegetables.green();
            vegetables.nutrition();

(Vegetables)shopcar.getListItem(Vegetables);

这句代码是获取到Food类型的实例。不是Vegetables的实例

通过向下转型，赋值给子类引用

Vegetables vegetables= (Vegetables)shopcar.getListItem(Vegetables);

样子类实例又重新获得了因为向上转型而丢失的方法（gren和nutrition）

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## 向下转型的意义 ##

向下转型最大的作用是Java的泛型编程，作用巨大，Java中集合框架作用大都如此。

而在Android开发中，我们在Layout文件夹，用xml写的控件。为什么能在Activity等组件中通过 findViewById() 方法找到呢？为什么 findViewById(R.id.textview) 方法传入TextView的id后，还要转型为TextView呢？这就是 Java 向下转型的一个应用。