三分钟理解Java中向上转型和向下转型

场景：

在学习Java的过程中，理解向上转型（Upcasting）和向下转型（Downcasting）对于掌握面向对象编程中的多态性至关重要。本文将通过简单的例子来阐述这两个概念的作用和意义。

什么是向上转型和向下转型

对象向上转型

父类对象可以调用子类重写父类的方法，这样当需要新添功能时，只需要新增一个子类，在子类中对父类的功能进行扩展，而不用更改父类的代码，保证了程序的安全性。

对象向下转型

向下转型是为了重新获得因为向上转型而丢失的子类特性。

向上转型：

首先定义一个父类对象Animal

Animal 中有shout方法和eat方法

class Animal{
    void shout() {
        System.out.println("动物的叫声");
    }
    void eat(){
        System.out.println("动物吃饭");
    }
}

然后定义子类对象Cat

Cat中有shout方法和play方法

class Cat extends Animal{
    public void shout(){
        System.out.println("猫的叫声：喵喵喵！");
    }
    public void play(){
        System.out.println("猫猫玩球");
    }
}

最后定义一个Test类，实现向上转型

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        Cat cat=new Cat();
        Animal an=cat;//向上转型
        an.shout();//子类中被重写的方法
        an.eat();//父类中本来就有的方法
    }
}

向上转型是把子类对象赋值给父类类型。

在代码中，将子类对象cat赋值给父类对象an 实现向上转型，此时an是Animal类型的对象，但是实际上指向了Cat类型的变量；

an可以调用自己本身类Animal 的所有方法和与子类中共有的方法，或者说在子类中被重写的方法。

缺点，an虽然指向了Cat类，但是丢失了Play方法，比如这样子，代码会报错

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        Cat cat=new Cat();
        Animal an=cat;//向上转型
        an.play();//报错！！！
    }
}

原因：向上转型后，an只有父类的方法+子类中重写的父类方法，在这个例子中an的方法只有猫叫shout（来自子类重写）和动物吃饭eat（来自父类）。

向下转型：

向下转型前必须要有向上转型！

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        Animal an=new Cat();//向上转型
        Cat cat2=(Cat)an;//向下转型
        cat2.play();
        cat2.eat();
        cat2.shout();
    }
}

将已经向上转型的an强制转换为Cat类型并赋给cat2，此时cat2可以调用父类Animal中的全部方法（不包括被重写的方法）和子类Cat中的全部方法。

总结：

向上转型后能够调用的方法：

• 父类中的全部方法（不包括被子类重写的）
• 子类中重写的方法

向下转型后能够调用的方法：

• 父类中的全部方法（不包括被子类重写的）
• 子类中的全部方法

向上转型的基本格式有两种：

        子类类型 子类对象a = 子类实例;

        父类类型 父类对象b = 子类对象a；

        父类类型 父类对象b = 子类实例;        

向下转型的基本格式：

        子类类型 子类对象a = 子类实例;

        父类类型 父类对象A = 子类对象a;    //向上转型

        子类类型 子类对象b = （子类）父类对象A;

        父类类型 父类对象A = 子类实例;    //向上转型

        子类类型 子类对象b = （子类）父类对象A;