【Java基础】向上转型（Upcasting）和向下转型（Downcasting）
在面向对象编程中，转型（Casting） 是指改变对象的引用类型，主要涉及 继承关系 和 多态。
向上转型（Upcasting） ⬆️
定义
将 子类对象 赋值给 父类引用（自动完成，无需强制转换）。
特点
✅ 安全：子类一定 “是” 父类（Dog 是 Animal）。
✅ 自动转型：编译器隐式完成，无需手动转换。
✅ 丢失子类特有方法：父类引用只能调用父类定义的方法。
代码示例
class Animal {void eat() { System.out.println("动物在吃"); }
}class Dog extends Animal {void bark() { System.out.println("狗在叫"); }
}public class Main {public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog(); // 子类对象Animal animal = dog; // 向上转型（自动）animal.eat(); // 可以调用父类方法// animal.bark(); // ❌ 编译错误！父类引用无法调用子类特有方法}
}
输出
动物在吃
关键点
Animal animal = dog;是向上转型，animal只能访问Animal类的方法（eat()）。- 如果调用
bark()，编译器会报错，因为Animal类没有定义该方法。
向下转型（Downcasting） ⬇️
定义
将 父类引用 强制转回 子类引用（需手动转换，且可能抛出异常）。
特点
⚠️ 不安全：必须确保父类引用 实际指向该子类对象，否则会抛出 ClassCastException。
🔹 需显式转换：必须用 (子类名) 强制转换。
🔹 恢复子类特有方法：转型成功后，可以调用子类的方法。
代码示例
Animal animal = new Dog(); // 向上转型（Animal引用指向Dog对象）// 向下转型（强制转换）
Dog dog = (Dog) animal; // 安全，因为animal实际是Dog
dog.bark(); // 可以调用子类方法// 危险的情况！
Animal catAnimal = new Cat(); // Animal引用指向Cat对象
// Dog badDog = (Dog) catAnimal; // ❌ 运行时抛出ClassCastException！
输出
狗在叫
关键点
(Dog) animal是向下转型，前提是animal实际指向Dog对象。- 如果
animal实际指向Cat，强制转Dog会抛出异常。
如何安全地向下转型？ 🔒
使用 instanceof 检查对象类型，避免 ClassCastException。
示例
Animal animal = getRandomAnimal(); // 可能返回Dog或Catif (animal instanceof Dog) {Dog dog = (Dog) animal; // 安全转型dog.bark();
} else if (animal instanceof Cat) {Cat cat = (Cat) animal;cat.meow();
}
向上转型 vs 向下转型对比表 📊
| 特性 | 向上转型（Upcasting） ⬆️ | 向下转型（Downcasting） ⬇️ |
|---|---|---|
| 方向 | 子类 → 父类 | 父类 → 子类 |
| 安全性 | 安全（自动完成） | 不安全（需手动检查） |
| 是否需要强制转换 | 不需要（隐式） | 需要（显式，如 (Dog) animal） |
| 方法访问 | 只能调用父类方法 | 可调用子类特有方法 |
| 典型用途 | 多态、通用代码设计 | 需要调用子类特有方法时 |
实际应用场景 🛠️
向上转型的用途
多态：统一处理不同子类对象。
List<Animal> zoo = Arrays.asList(new Dog(), new Cat());
for (Animal animal : zoo) {animal.eat(); // 父类引用调用，实际执行子类方法
}
向下转型的用途
调用子类特有方法：
Animal animal = getAnimal(); // 可能是Dog或Cat
if (animal instanceof Dog) {Dog dog = (Dog) animal;dog.bark(); // 只有Dog才有bark()
}
一句话总结 🎯
- 向上转型：子类对象 → 父类引用（自动，用于多态）。
- 向下转型：父类引用 → 子类引用（手动，需用
instanceof检查）。
记住：
- 向上转型是 “放宽视野”（把狗当成动物）。
- 向下转型是 “缩小范围”（把动物还原成狗）。