Java Class.cast() 與 Cast 運算符

一、簡介

Java 中的型別轉換是一個基本概念，它允許將一種資料型別轉換為另一種資料型別。這是有效操作程序中的物件和變數的關鍵過程。在現實世界中，鑄造類似於將測量值從一種單位轉換為另一種單位，例如將英寸轉換為厘米。

在 Java 中，當超類別引用子類別的物件時，通常在處理多態性時使用強制轉換。然後，我們需要存取子類別的特定方法或屬性，並依靠強制轉換來實現相同的目的。這是至關重要的，因為 Java 是一種強型別語言，且變數具有特定的資料型別。

在本教程中，讓我們深入研究這兩個選項的細微差別，評估它們的用途，然後重點介紹每個選項的最佳實踐。

2. 定義我們的用例

為了說明cast運算子和Class.cast(),我們將考慮一個涉及電玩角色層次結構的有趣用例。

我們將建立一個具有超類別Character和子類別Warrior和Commander的範例。我們的目標是學習如何將通用Character物件轉換為特定的子類別類型以存取其獨特的方法。

該用例涉及創建Warrior和Commander的實例。這些實例儲存在Character物件清單中。隨後，它們被檢索並轉換回其特定類型。這種轉換允許呼叫特定於子類別的方法。

3. 定義模型類

讓我們先定義我們的第一個子類，一個名為Warrior Character ，其方法為obeyCommand() ：

public class Warrior extends Character {

 public void obeyCommand(String command) {

 logger.info("Warrior {} obeys a command {}", this.getName(), command);

 }

 }

現在，讓我們建立名為 Commander 的第二個Character子類別Commander.這實作了向戰士發出指令的issueCommand()方法：

public class Commander extends Character {

 public void issueCommand(String command) {

 log.info("Commander {} issues a command {}: ", this.getName(), command);

 }

 }

4.cast 操作ast

在 Java 中， cast運算子是將一種物件類型轉換為另一種物件類型的簡單選項。**我們使用括號來指定目標類型。**

為了示範這一點，讓我們寫一個新類別PlayGame ，它會創建多個角色（每種類型一個）。然後它嘗試執行命令或發出隨機命令，這取決於角色是Warrior還是Commander.

讓我們先在新類別PlayGame:

public class PlayGame {

 public List<Character> buildCharacters() {

 List<Character> characters = new ArrayList<>();

 characters.add(new Commander("Odin"));

 characters.add(new Warrior("Thor"));

 return characters;

 }

 }

我們現在將添加基於每個角色玩遊戲的能力。根據我們的性格，我們要么執行給定的命令，要么發出新的命令。讓我們使用cast轉換運算子來示範這一點：

public void playViaCastOperator(List<Character> characters, String command) {

 for (Character character : characters) {

 if (character instanceof Warrior) {

 Warrior warrior = (Warrior) character;

 warrior.obeyCommand(command);

 }

 else if (character instanceof Commander) {

 Commander commander = (Commander)

 character; commander.issueCommand(command);

 }

 }

 }

在上面的程式碼中，我們使用了向下轉型的方法，這意味著我們將父類別的實例限制為衍生類別。這樣，可用的操作僅限於衍生類別的方法。

讓我們分解一下我們的實作並了解步驟：

• 在我們的PlayGame類別中，我們定義了一個方法playViaCastOperator() ，它被賦予一個字元列表和一個指令
• 我們遍歷角色清單並根據角色是Warrior還是Commander.我們使用instanceof關鍵字來確認類型
• 如果Character是Warrior,我們使用cast轉換運算子 (Warrior) 來取得Warrior的實例並呼叫obeyCommand()方法
• 如果Character是Commander,我們使用cast轉換運算子(Commander)來取得Commander的實例並呼叫issueCommand()方法

Class.cast()方法

讓我們看看如何使用屬於java.lang.Class一部分的**Class.cast()方法來實現相同的目的**。

現在，我們將在PlayGame類別中新增一個playViaClassCast()方法來檢視此方法：

public void playViaClassCast(List<Character> characters, String command) {

 for (Character character : characters) {

 if (character instanceof Warrior) {

 Warrior warrior = Warrior.class.cast(character);

 warrior.obeyCommand(command);

 } else if (character instanceof Commander) {

 Commander commander = Commander.class.cast(character);

 commander.issueCommand(command);

 }

 }

 }

正如我們所看到的，我們現在使用Class.cast() 將Character轉換為Warrior或Commander.

6. Class.cast()與cast運算符

現在讓我們根據不同的標準來比較這兩種方法：

標準	**Class.cast()**	cast轉換運算符
可讀性和簡單性	使類型轉換明確且清晰，尤其是在類型安全受到關注的複雜或通用程式碼中	用於簡單的轉換操作，其中類型在編譯時已知，有利於可讀性
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類型安全	透過明確類型檢查來提供更好的類型安全性。這在泛型程式設計中特別有用，在泛型程式設計中，類型在運行時之前是未知的，可確保類型安全的轉換並避免類別轉換問題	不提供顯式類型檢查，如果誤用可能會導致可怕的ClassCastException
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表現	由於額外的方法呼叫而增加了輕微的開銷，但這通常很小，並且被複雜場景中類型安全的好處所抵消	由於它是直接類型轉換，因此提供了輕微的效能優勢，但在大多數實際應用中差異可以忽略不計
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程式碼維護	提高複雜或通用程式碼庫的清晰度，使維護和調試類型問題變得更加容易	在簡單場景中更易於使用和理解，使直接轉換的程式碼維護更簡單
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靈活性	更適合泛型程式設計或嚴重依賴反射的框架，確保類型安全性和清晰度	對於泛型程式來說不是一個很好的選擇
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我們應該始終在透過instanceof運算子進行轉換之前驗證類型，以避免類別轉換異常。利用函式庫和框架可以幫助更穩健地處理轉換和類型檢查。

七、結論

在本文中，我們討論了 Java 中的兩種轉換選項，並透過相關用例和實際比較了解了它們的限制和優點。

使用強制轉換運算子可以使強制轉換過程更加簡潔。與Class.cast()方法相比，它更簡潔。然而，這兩種方法都有其優點和缺點。我們需要仔細考慮這些優點和缺點。選擇取決於我們的用例和實現上下文。

考慮到上表中列出的標準，我們總是可以做出正確的鑄造選擇。

像往常一樣，我們可以在 GitHub 上找到完整的程式碼範例。