Java基础教程之类型转换与多态

我们之前使用类创造新的类型(type)，并使用继承来便利我们创建类的过程。我将在这一讲中深入类型，并介绍多态(polymorphism)的概念。

 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。

 类型不符，卖萌无效

 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

 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

 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。

 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。

 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。我将在以后深入。)

 总结

基本类型转换

polymorphism

downcast

object