Java多态向上转型向下转型

来源：互联网发布：dw for mac中文破解版编辑：程序博客网时间：2024/05/03 00:43

封装、继承、多态是面向对象的三大特征，在Java中什么是多态？

Java引用变量有两种类型，分别是编译时类型和运行时类型。何为编译时类型，编译时类型就是由声明该变量时使用的类型决定，而运行时类型是由实际赋给该变量的对象决定

的，也就是说如果编译时类型和运行时类型不一致时，就可能出现上面提到的多态。

我们看下下面的程序：

[java] view plaincopy
class BaseClass {  
    public String name = "BaseClass";  
  
    public void base() {  
        System.out.println("父类的方法");  
    }  
  
    public void test() {  
        System.out.println("父类的方法，等会儿会被子类重写");  
    }  
}  
  
public class Main extends BaseClass {  
    public String name = "Main";  
  
    public void test() {  
        System.out.println("子类重写父类的方法");  
    }  
  
    public void main() {  
        System.out.println("子类的方法");  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
        BaseClass mainClass = new Main();//1  
        System.out.println(mainClass.name);//2  
        mainClass.test();//3  
    //  mainClass.main();//4(报错)  
    }  
}  

上面定义一个父类BaseClass,子类Main继承了父类BaseClass,并在子类中重写了父类的方法test方法。

OK，先看下输出结果：

BaseClass
子类重写父类方法

从上面程序可以很快的看出在创建对象时，编译时类型（BaseClass）和运行时类型（Main）并不相同，在子类Main覆盖了父类的test方法时，调用该引用变量的test方法，实际

执行的是Main类中覆盖后的test方法，这时就出现了多态。子类是一种特殊的父类，因此Java允许把一个子类对象直接赋值给一个父类引用变量，无须任何类型转换，或者被称

为向上转型，向上转型由系统自动完成。在上面的 mainClass引用变量的编译时类型是BaseClass，运行时类型是Main，当运行时调用该引用变量的方法时，其方法行为总是表

现出子类方法的行为特征，而不是父类方法的行为特征，这就可能出现：相同类型的变量、调用同一个方法是呈现出多种不同的行为特征，这就是多态。在上面代码4处，这行

代码会在编译时报错，这是因为它的编译时类型为BaseClass，因此无法调用main这个方法。

在编写Java程序时，引用变量只能调用它编译时类型的方法，而不能调用它运行时类型的方法，如果需要让这个引用变量调用它运行时类型的方法的话，可以用强制类型转换成

运行时类型。在进行强制类型转换时需要注意以下几种情况：

1、基本类型之间的转换只能在数值类型之间进行，这边的数值类型包括整型、字符型和浮点型。需要注意的是，数值类型和布尔类型之间不能进行类型转换。

2、引用类型之间的转换只能在具有继承关系的两个类型之间进行。

在进行类型转换之前，通常建议使用instanceof运算符来判断是否可以成功转换，来避免出现ClassCastException异常。instanceof用法如下

if(str instanceof String){

String s=(String)str;

}

instanceof运算符的前一个操作数通常是一个引用类型变量，后一个操作数通常是一个类也可以是接口。

注：A a=new B();向上转型，通俗点就是说先创建一个B子类对象，然后把它强制转型为A类对象。所以A类A1()方法被子类B中的A1()方法覆盖，而子类中的B2()丢失。

在Java编程中经常碰到类型转换，对象类型转换主要包括向上转型和向下转型。

向上转型

我们在现实中常常这样说：这个人会唱歌。在这里，我们并不关心这个人是黑人还是白人，是成人还是小孩，也就是说我们更倾向于使用抽象概念“人”。再例如，麻雀是鸟类的一种（鸟类的子类），而鸟类则是动物中的一种（动物的子类）。我们现实中也经常这样说：麻雀是鸟。这两种说法实际上就是所谓的向上转型，通俗地说就是子类转型成父类。这也符合Java提倡的面向抽象编程思想。来看下面的代码：

package a.b;

public class A {

public void a1() {

System.out.println("Superclass");

}

A的子类B：

package a.b;

public class B extends A {

public void a1() {

System.out.println("Childrenclass"); //覆盖父类方法

}

public void b1(){} //B类定义了自己的新方法

}

C类：

package a.b;

public class C {

public static void main(String[] args) {

A a = new B(); //向上转型

a.a1();

}

如果运行C，输出的是Superclass 还是Childrenclass？不是你原来预期的Superclass，而是Childrenclass。这是因为a实际上指向的是一个子类对象。当然，你不用担心，Java虚拟机会自动准确地识别出究竟该调用哪个具体的方法。不过，由于向上转型，a对象会遗失和父类不同的方法，例如b1()。有人可能会提出疑问：这不是多此一举吗？我们完全可以这样写：

B a = new B();

a.a1();

确实如此！但这样就丧失了面向抽象的编程特色，降低了可扩展性。其实，不仅仅如此，向上转型还可以减轻编程工作量。来看下面的显示器类Monitor：

package a.b;

public class Monitor{

public void displayText() {}

public void displayGraphics() {}

}

液晶显示器类LCDMonitor是Monitor的子类：

package a.b;

public class LCDMonitor extends Monitor {

public void displayText() {

System.out.println("LCD display text");

}

public void displayGraphics() {

System.out.println("LCD display graphics");

}

阴极射线管显示器类CRTMonitor自然也是Monitor的子类：

package a.b;

public class CRTMonitor extends Monitor {

public void displayText() {

System.out.println("CRT display text");

}

public void displayGraphics() {

System.out.println("CRT display graphics");

}

等离子显示器PlasmaMonitor也是Monitor的子类：

package a.b;

public class PlasmaMonitor extends Monitor {

public void displayText() {

System.out.println("Plasma display text");

}

public void displayGraphics() {

System.out.println("Plasma display graphics");

}

现在有一个MyMonitor类。假设没有向上转型，MyMonitor类代码如下：

package a.b;

public class MyMonitor {

public static void main(String[] args) {

run(new LCDMonitor());

run(new CRTMonitor());

run(new PlasmaMonitor());

}

public static void run(LCDMonitor monitor) {

monitor.displayText();

monitor.displayGraphics();

}

public static void run(CRTMonitor monitor) {

monitor.displayText();

monitor.displayGraphics();

}

public static void run(PlasmaMonitor monitor) {

monitor.displayText();

monitor.displayGraphics();

}

可能你已经意识到上述代码有很多重复代码，而且也不易维护。有了向上转型，代码可以更为简洁：

package a.b;

public class MyMonitor {

public static void main(String[] args) {

run(new LCDMonitor()); //向上转型

run(new CRTMonitor()); //向上转型

run(new PlasmaMonitor()); //向上转型

}

public static void run(Monitor monitor) { //父类实例作为参数

monitor.displayText();

monitor.displayGraphics();

}

我们也可以采用接口的方式，例如：

package a.b;

public interface Monitor {

abstract void displayText();

abstract void displayGraphics();

}

将液晶显示器类LCDMonitor稍作修改：

package a.b;

public class LCDMonitor implements Monitor {

public void displayText() {

System.out.println("LCD display text");

}

public void displayGraphics() {

System.out.println("LCD display graphics");

}

CRTMonitor、PlasmaMonitor类的修改方法与LCDMonitor类似，而MyMonitor可以不不作任何修改。

可以看出，向上转型体现了类的多态性，增强了程序的简洁性。

向下转型

子类转型成父类是向上转型，反过来说，父类转型成子类就是向下转型。但是，向下转型可能会带来一些问题：我们可以说麻雀是鸟，但不能说鸟就是麻雀。来看下面的例子：

A类：

package a.b;

public class A {

void aMthod() {

System.out.println("A method");

}

A的子类B：

package a.b;

public class B extends A {

void bMethod1() {

System.out.println("B method 1");

}

void bMethod2() {

System.out.println("B method 2");

}

C类：

package a.b;

public class C {

public static void main(String[] args) {

A a1 = new B(); // 向上转型

a1.aMthod(); // 调用父类aMthod()，a1遗失B类方法bMethod1()、bMethod2()

B b1 = (B) a1; // 向下转型，编译无错误，运行时无错误

b1.aMthod(); // 调用父类A方法

b1.bMethod1(); // 调用B类方法

b1.bMethod2(); // 调用B类方法

A a2 = new A();

B b2 = (B) a2; // 向下转型，编译无错误，运行时将出错

b2.aMthod();

b2.bMethod1();

b2.bMethod2();

}

从上面的代码我们可以得出这样一个结论：向下转型需要使用强制转换。运行C程序，控制台将输出：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: a.b.A cannot be cast to a.b.B at
a.b.C.main(C.java:14)

A method

B method 1

B method 2

其实黑体部分的向下转型代码后的注释已经提示你将发生运行时错误。为什么前一句向下转型代码可以，而后一句代码却出错？这是因为a1指向一个子类B的对象，所以子类B的实例对象b1当然也可以指向a1。而a2是一个父类对象，子类对象b2不能指向父类对象a2。那么如何避免在执行向下转型时发生运行时ClassCastException异常？使用5.7.7节学过的instanceof就可以了。我们修改一下C类的代码：

A a2 = new A();

if (a2 instanceof B) {

B b2 = (B) a2;

b2.aMthod();

b2.bMethod1();

b2.bMethod2();

}

这样处理后，就不用担心类型转换时发生ClassCastException异常了

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