邂逅java——转型（向上/向下）

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：

<span style="font-size:18px;">package a.b;

public class Monitor{

	public void displayText() {}

	public void displayGraphics() {}

}
</span>

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

A method

B method 1

B method 2

其实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。