Java 之类型转换与多态
Vamei 人气:0一、类型检查
Java的任意变量和引用经过类型声明
(type declaration
),才能使用。我们之前见过对象数据、类数据、方法参数、方法返回值以及方法内部的自动变量,它们都需要声明其类型。Java是一种强类型
(strongly typing
)语言,它会对类型进行检查。如果我们错误的使用类型,将造成错误。
比如在下面的Test类
中,我们将一个Cup类
对象赋予给aPerson类
引用:
public class Test { public static void main(String[] args) { Human aPerson; aPerson = new Cup(); } } class Human { /** * constructor */ public Human(int h) { this.height = h; } /** * accessor */ public int getHeight() { return this.height; } /** * mutator */ public void growHeight(int h) { this.height = this.height + h; } private int height; } class Cup { public void addWater(int w) { this.water = this.water + w; } public void drinkWater(int w) { this.water = this.water - w; } private int water = 0; }
javac将返回:
found : Cup required: Human aPerson = new Cup(); ^ 1 error
二、基本类型转换
Java可以对基本类型的变量进行类型转换。不同的基本类型有不同的长度和存储范围。如果我们从一个高精度类型转换到低精度类型,比如从float
转换到int
,那么我们有可能会损失信息。这样的转换叫做收缩变换(narrowing conversion
)。这种情况下,我们需要显示的声明类型转换,比如:
public class Test { public static void main(String[] args) { int a; a = (int) 1.23; // narrowing conversion System.out.println(a); } }
如果我们从低精度类型转换成高精度类型,则不存在信息损失的顾虑。这样的变换叫做宽松变换(widening conversion
)。我们不需要显示的要求类型转换,Java
可以自动进行:
public class Test { public static void main(String[] args) { int a = 3; double b; b = a; // widening conversion System.out.println(a); } }
基本类型转换流程图:
三、upcast与多态
在Java中,引用也可以进行类型转换,但是有限制。
我们可以将一个衍生类引用转换为其基类引用,这叫做向上转换(upcast
)或者宽松转换。下面的BrokenCup
类继承自Cup
类,并覆盖了Cup类
中原有的addWater
()和drinkWater
()方法:
public class Test { public static void main(String[] args) { Cup aCup; BrokenCup aBrokenCup = new BrokenCup(); aCup = aBrokenCup; // upcast aCup.addWater(10); // method binding } } class Cup { public void addWater(int w) { this.water = this.water + w; } public void drinkWater(int w) { this.water = this.water - w; } private int water = 0; } class BrokenCup extends Cup { public void addWater(int w) { System.out.println("shit, broken cup"); } public void drinkWater(int w) { System.out.println("om...num..., no water inside"); } }
程序运行结果:
shit, broken cup
在上面可以看到,不需要任何显示说明,我们将衍生类引用aBrokenCup赋予给它的基类引用aCup。类型转换将由Java自动进行。
我们随后调用了aCup
(我们声明它为Cup
类型)的addWater()
方法。尽管aCup
是Cup
类型的引用,它实际上调用的是BrokenCup
的addWater()
方法!也就是说,即使我们经过upcast
,将引用的类型宽松为其基类,Java
依然能正确的识别对象本身的类型,并调用正确的方法。Java
可以根据当前状况,识别对象的真实类型,这叫做多态(polymorphism
)。多态是面向对象的一个重要方面。
多态是Java
的支持的一种机制,同时也是面向对象的一个重要概念。这提出了一个分类学的问题,既子类对象实际上“是”父类对象。比如一只鸟,也是一个动物;一辆汽车,也必然是一个交通工具。Java
告诉我们,一个衍生类对象可以当做一个基类对象使用,而Java
会正确的处理这种情况。
比如下面的继承关系:
我们可以说用杯子(Cup
)喝水(drinkWater
)。实际上,喝水这个动作具体含义会在衍生类中发生很大变换。比如用吸管喝水,和从一个破杯子喝水,这两个动作差别会很大,虽然我们抽象中都讲“喝水”。我们当然可以针对每个衍生类分别编程,调用不同的drinkWater
方法。然而,作为程序员,我们可以对杯子编程,调用Cup
的drinkWater
()方法,而无论这个杯子是什么样的衍生类杯子。Java
会调用相应的正确方法,正如我们在上面程序中看到的。
看一个更加有意义的例子,我们给Human
类增加一个drink()
方法,这个方法接收一个杯子对象和一个整数作为参数。整数表示喝水的水量:
public class Test { public static void main(String[] args) { Human guest = new Human(); BrokenCup hisCup = new BrokenCup(); guest.drink(hisCup, 10); } } class Human { void drink(Cup aCup, int w) { aCup.drinkWater(w); } }
程序运行结果:
shit, no water inside
我们在Human
类的drink()
的定义中,要求第一个参量为Cup类型
的引用。但在实际运用时(Test类
),将Cup
的BrokenCup
衍生类对象。这实际上是将hisCup
向上转型称为Cup类
,传递给drink()方法
。在方法中,我们调用了drinkWater()方法
。Java发现这个对象实际上是BrokenCup
对象,所以实际调用了BrokenCup
的相应方法。
四、downcast
我们可以将一个基类引用向下转型(downcast
)成为衍生类的引用,但要求该基类引用所指向的对象,已经是所要downcast的衍生类对象
。比如可以将上面的hisCup
向上转型为Cup
类引用后,再向下转型成为BrokenCup
类引用。
五、Object类型
Java中,所有的类实际上都有一个共同的继承祖先
,即Object类
。Object类
提供了一些方法,比如toString()。
我们可以在自己的类定义中覆盖这些方法。
Object: 祖先
我们可以编写一个操作Object对象的程序,就可以通过upcast,将任意对象传递给该程序。
我将在以后深入Object类
多态的实现是依靠RTTI的支持
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