向上轉型VS。 Java 中的向下轉型

一、簡介

了解如何處理 Java 類型層次結構中的物件對於編寫靈活且可維護的程式碼至關重要。該領域的兩個基本概念是向轉型和向下轉型。

在本教程中，我們將深入研究這些概念，探索它們的差異，並查看它們在 Java 中如何運作的實際範例。

2. Java 中的型別轉換簡介

Java 是一種物件導向的程式語言，允許在其類型系統內將一種類型轉換為另一種類型。轉換是將一種類別類型的參考轉換為另一種類類型的過程。具體來說，Java 中有兩種主要的類型轉換：向上類型轉換和向下類型轉換。

為了說明這些概念，假設我們有一個類別層次結構，其中Dog是Animal的子類別。下圖顯示了向轉型和向下轉型如何在此層次結構中運作：

向上轉換箭頭從Dog類移動到Animal類，顯示如何將子類引用 ( Dog ) 泛化為超類引用 ( Animal )。另一方面，向下轉型箭頭從Animal類移回到Dog類，指示如何可以將超類引用 ( Animal ) 再次指定為子類引用 ( Dog )。

但是，嘗試使用Animal引用實例化Dog物件會因為類型不相容而導致編譯時錯誤。

3. Java 中的向上轉換

向上轉換是指將子類別引用轉換為超類別引用。這種類型的轉換是隱式發生的，我們在處理多態性時經常使用它。向上轉換允許我們將子類別的物件視為其超類別之一的物件：

class Animal {

 public void makeSound() {

 System.out.println("Animal sound");

 }

 }



 class Dog extends Animal {

 public void makeSound() {

 System.out.println("Bark");

 }



 public void fetch() {

 System.out.println("Dog fetches");

 }

 }

在這裡，我們定義了兩個類別： Animal和Dog 。 Animal類別有一個方法makeSound()列印“ Animal sound ”，而Dog類別擴展了Animal ，重寫了makeSound()方法來列印“ Bark ”，並引入了一個新方法fetch()列印“ Dog fetches ” 。

Animal myDog = new Dog();

 myDog.makeSound();

在提供的程式碼片段中，我們建立Dog類別的實例並將其指派給Animal類型的變數。當我們呼叫myDog上的makeSound()方法時，它會呼叫Dog類別中的重寫方法，將「 Bark 」列印到控制台。

4. Java中的向下轉型

相反，向下轉型涉及將超類引用轉換回子類引用。與向上轉型不同，向下轉型是顯性的，需要仔細處理。因此，我們必須確保被轉換的物件與目標類型匹配，以避免ClassCastException 。當我們需要存取超類別中不可用的子類別特定方法或欄位時，我們使用向下轉型：

Animal myAnimal = new Dog();

 Dog myDog2 = (Dog) myAnimal;

 myDog2.makeSound();

 myDog2.fetch();

在這裡，我們首先將Dog物件向上轉換為Animal引用。然後，我們將其向下轉換回Dog引用。這種方法允許我們呼叫makeSound()方法（繼承自Animal類別）和fetch()方法（特定於Dog類別）。

透過向下轉型，我們重新獲得對子類別的方法和欄位的存取。

5. 向上轉型與向下轉型的比較

讓我們在下表中總結它們的主要特徵，以便更好地理解向上轉型和向下轉型之間的差異。這種比較將有助於闡明何時以及如何有效地使用每種技巧：

特徵	往上轉型	貶低
定義	將子類別引用轉換為超類別引用	將超類別引用轉換為子類別引用
隱式或顯式	隱含的	顯式的
常見用法	用於多態性以泛化對象	用於存取子類別特定的功能
類型安全	安全且不需要類型檢查	需要類型檢查以避免ClassCastException
訪問子類別方法	不，只能存取超類別方法	是的，允許存取特定於子類別的方法和字段
範例場景	將Dog物件傳遞給需要Animal參數的方法	將Animal引用強制轉換回Dog以呼叫Dog特定的方法
表現	由於運行時缺乏類型檢查，通常效率更高	由於運行時類型檢查，效率稍低

六，結論

總之，向上轉型和向下轉型都是 Java 類型系統不可或缺的一部分，透過繼承和多態性促進靈活且可重複使用的程式碼。

與往常一樣，隨附的源代碼可以在 GitHub 上找到。