41从零开始学Java之向上转型与向下转型是怎么回事？

àì夳堔傛蜴生んèń 2024-03-16 15:18 108阅读 0赞

> **作者**：孙玉昌，昵称【**一一哥**】，另外【**壹壹哥**】也是我哦
> 
> 千锋教育高级教研员、CSDN博客专家、万粉博主、阿里云专家博主、掘金优质作者

## 前言 ##

面向对象的第三个特征是多态，实现多态有三个必要条件：继承、方法重写和向上转型。但是我们现在还不知道什么是向上转型，所以在学习多态之前，我们还要先学习Java的类型转换。本篇文章，**壹哥**就来带大家认识什么是类型转换，看看类型转换都有哪几种情况，以及如何避免类型转换时出现异常。

\------------------------------------------------**前戏已做完，精彩即开始**\----------------------------------------------

全文大约【**2600】**字，不说废话，只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货！本文带有丰富的案例及配图视频，让你更好地理解和运用文中的技术概念，并可以给你带来具有足够启迪的思考......

## 配套开源项目资料 ##

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## 一. 类型转型 ##

**将一个类型转换成另一个类型的过程被称为类型转换。**我们所说的对象类型转换，一般是指两个存在继承关系的对象，而不是任意类型的对象。如果两个类型之间没有继承关系，就不允许进行类型转换，否则会抛出强制类型转换异常(java.lang.ClassCastException)。  
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(**前提是两个类是直接或间接的父子关系**)主要有两种，分别是**向上转型(upcasting)和向下转型(downcasting)**。

我们先来看下面这张图：

![9556a660bed13e5213c811710b081cc7.png][]

猫、狗、牛、羊都是动物，所以”动物“是父类，猫狗牛羊是具体的子类。我们可以说猫是动物，狗是动物，牛是动物，羊是动物，这个结论肯定没错！但如果我们说，动物是猫，动物是狗，动物是牛，动物是羊，这个结论一定正确吗？那可就不一定了。**子类肯定符合父类类型，但反之，父类不一定符合子类类型**！

接下来**壹哥**分别对向上转型和向下转型进行讲解。

## 二. 向上转型 ##

### 1. 概念 ###

**所谓的向上转型，就是父类引用指向子类的对象**，也就是把子类对象直接赋给父类引用变量，此时不用强制转换。比如我们说猫是动物，狗是动物，牛是动物，羊是动物，这就是把子类当成父类来用。父类是子类的上级，我们直接把子类向上提拔转型了。

### 2. 特点 ###

向上转型具有如下特点：

>  *  **编译类型取决于=号左边，运行类型取决于=号右边；**
>  *  **子类可以调用父类的所有成员，但需遵守访问权限；**
>  *  **父类不能调用子类的特有成员；**
>  *  **最终的运行效果取决于子类的具体实现。**

### 3. 语法 ###

向上转型的基本语法如下所示：

>     //左侧是父类引用变量，右侧是创建的子类对象，我们可以把它当作父类使用
>     父类类型 引用名 = new 子类类型();

### 4. 案例 ###

接下来我们通过一个案例来演示向上转型该如何实现。

/**
     * @author 一一哥Sun 
     * 千锋教育
     * 定义父类---向上与向下转型
     */
    public interface Animal {
    	//叫
    	public void speak();
    }
    
    //Dog类实现Animal接口
    public class Dog implements Animal {
    	@Override
    	public void speak() {
    		System.out.println("狗子：汪汪");
    	}
    }
    
    //Cat类实现Animal接口
    public class Cat implements Animal {
    	@Override
    	public void speak() {
    		System.out.println("猫子：喵喵");
    	}
    }
    
    //定义一个测试类
    public class AnimalTest {
    	public static void main(String[] args) {
    		//向上转型
    		//父类引用dog变量，指向子类对象new Dog();
            //动物 = 狗；以下代码的意思就是”狗是动物“
    		Animal dog=new Dog();
            //向上转型后，可以使用父类Animal中的属性和方法。
    		dog.speak();
    
    		//Animal animal=new Cat();效果等同于如下两行代码：
    		Cat cat=new Cat();
    		Animal animal=cat;
    		animal.speak();
    	}
    }

我们在进行向上转型时，可以写成`Animal animal=new Cat(); Animal animal=cat;`的形式。就是先创建出cat对象，然后再将cat对象赋值给Animal类型的变量，这样就实现了向上转型。因为Animal是父级类型，Cat是子级类型，Cat是Animal的子类，所以可以直接将cat变量赋值给animal，这就是向上转型。但这种写法比较繁琐，我们通常是直接采用`Animal cat=new Cat();`的形式，简洁明了。

我们之所以可以实现向上转型，主要是因为两个类型之间是父子关系。比如在本例中，向上转型就等于说”猫是动物，狗是动物“，因为猫狗都是动物的子类，所以这个结论是确定无误的。

## 三. 向下转型 ##

### 1. 概念 ###

向下转型则反之，**也就是一个已经向上转型的子类对象指向父类引用。**向下转型后，可以调用子类类型中所有的成员。向下转型时，必须进行强制类型转换。因为**父类拥有的成员，子类肯定会有，但子类拥有的成员，父类不一定有。**

但要注意，如果父类的引用对象指向的是子类对象，则向下转型时是安全的，即编译时不会出现错误。但如果父类的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，虽然编译时不会出错，但在运行过程中会出现强制类型转换异常。我们可以使用instanceof运算符来避免出现强制类型转换异常。

### 2. 特点 ###

向下转型具有如下特点：

>  *  只能**强制转换父类的引用**，不能强制转换父类的对象；
>  *  父类的引用**必须指向子类目标类型的对象；**
>  *  向下转型后，父类**可以调用子类**类型中的**所有成员。**

### 3. 语法 ###

向下转型的基本语法如下所示：

>     //向下转型使用强制类型转换的格式，将父类引用类型转换为子类引用类型
>     子类类型 引用名 = (子类类型) 父类引用;

### 4. 案例 ###

接下来我们在上面的案例基础之上，对代码进行改造，在Cat类中增加一个新的方法。

public class Cat implements Animal {
    	@Override
    	public void speak() {
    		System.out.println("猫子：喵喵");
    	}
    
    	//给其他动物打招呼
    	public void helloAnimal(Animal animal) {
    		//向下转型，将父类型转为子类型。
    		//此时有可能会出现ClassCastException类型转换异常，因为子类一定属于父类的一员，但父类不一定属于子类。
    		//我们说“猫是动物”一定没问题，但如果说“动物是猫”，这个结论未必正确。所以把“动物强转成猫”的过程中，有可能会出现异常。
    		//只有两者之间具有明确的父子关系时才能进行强转，否则就会出现类型转换异常。
    		
    		//向下转型时需要进行类型强转
    		Cat cat=(Cat) animal;
            //向下转型后，可以使用子类Cat中的属性和方法。
    		cat.speak();
    	}
    }
    
    //测试类
    public class AnimalTest {
    	public static void main(String[] args) {
    		Animal animal=new Cat();
    		animal.speak();
    		
    		Cat cat=new Cat();
            //这里我们传参时，既可以传递animal，也可以传递cat，但不能传递dog类型,否则会出现java.lang.ClassCastException: 
    		//因为class com.yyg.convert.Dog cannot be cast to class com.yyg.convert.Cat。狗不能被转成猫
    		//cat2.helloAnimal(dog);
    		cat.helloAnimal(animal);
    
            //Dog dog = new Dog();
    		//这里就会编译出错，不允许把Dog对象类型转换成Cat对象类型
    		//Cat cat = (Cat)dog;    
    	}
    }

向下转型就是将父类型转为子类型，但要注意，此时有可能会出现ClassCastException类型转换异常，因为子类一定属于父类的一员，但父类不一定属于子类。我们说“猫是动物”一定没问题，但如果说“动物是猫”，这个结论未必正确。所以把“动物强转成猫”的过程中，有可能会出现异常。只有两者之间具有明确的父子关系时才能进行强转，否则就会出现类型转换异常。

就比如上面的案例中，我们传参时，既可以传递animal，也可以传递cat，但不能传递dog类型，否则会出现java.lang.ClassCastException，因为class com.yyg.convert.Dog cannot be cast to class com.yyg.convert.Cat，狗类不能被转成猫类。

\-------------------------------------------------**正片已结束，来根事后烟**\-----------------------------------------------

## 四. 结语 ##

至此，**壹哥**就把类型转换给大家介绍完了，我们来看看类型转换的要点吧：：

>  *  **向上转型是父类引用指向子类的对象，不必强制类型转换****；**
>  *  **向下转型是子类对象指向父类引用，必须进行强制类型转换；**
>  *  可以强制向下转型最好借助instanceOf进行类型判断；

在下一篇文章中，壹哥会给大家讲解instanceOf关键字的详细用法，敬请关注哦。另外如果你独自学习觉得有很多困难，可以加入**壹哥**的学习互助群，大家一起交流学习。

## 五. 今日作业 ##

### 1. 第一题 ###

设计一个父类Person和子类Student、Teacher，实验将Person与Student和Teacher进行类型转换。

[GitHub - SunLtd_LearnJava]: https://github.com/SunLtd/LearnJava
[Java]: https://gitee.com/sunyiyi/LearnJava
[9556a660bed13e5213c811710b081cc7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/16/bca6ce9376d741d48c6362ebdb8265bd.png