Java多態(tài)對象的類型轉(zhuǎn)換
這里所說的對象類型轉(zhuǎn)換，是指存在繼承關(guān)系的對象，不是任意類型的對象。當對不存在繼承關(guān)系的對象進行強制類型轉(zhuǎn)換時，java 運行時將拋出 java.lang.ClassCastException 異常。

在繼承鏈中，我們將子類向父類轉(zhuǎn)換稱為“向上轉(zhuǎn)型”，將父類向子類轉(zhuǎn)換稱為“向下轉(zhuǎn)型”。

很多時候，我們會將變量定義為父類的類型，卻引用子類的對象，這個過程就是向上轉(zhuǎn)型。程序運行時通過動態(tài)綁定來實現(xiàn)對子類方法的調(diào)用，也就是多態(tài)性。

然而有些時候為了完成某些父類沒有的功能，我們需要將向上轉(zhuǎn)型后的子類對象再轉(zhuǎn)成子類，調(diào)用子類的方法，這就是向下轉(zhuǎn)型。

注意：不能直接將父類的對象強制轉(zhuǎn)換為子類類型，只能將向上轉(zhuǎn)型后的子類對象再次轉(zhuǎn)換為子類類型。也就是說，子類對象必須向上轉(zhuǎn)型后，才能再向下轉(zhuǎn)型。請看下面的代碼：

public class Demo {
  public static void main(String args[]) {
    SuperClass superObj = new SuperClass();
    SonClass sonObj = new SonClass();
    // 下面的代碼運行時會拋出異常，不能將父類對象直接轉(zhuǎn)換為子類類型
    // SonClass sonObj2 = (SonClass)superObj;
    // 先向上轉(zhuǎn)型，再向下轉(zhuǎn)型
    superObj = sonObj;
    SonClass sonObj1 = (SonClass)superObj;
  }
}
class SuperClass{ }
class SonClass extends SuperClass{ } 

將第7行的注釋去掉，運行時會拋出異常，但是編譯可以通過。

因為向下轉(zhuǎn)型存在風險，所以在接收到父類的一個引用時，請務必使用 instanceof 運算符來判斷該對象是否是你所要的子類，請看下面的代碼：

public class Demo {
  public static void main(String args[]) {
    SuperClass superObj = new SuperClass();
    SonClass sonObj = new SonClass();
    // superObj 不是 SonClass 類的實例
    if(superObj instanceof SonClass){
      SonClass sonObj1 = (SonClass)superObj;
    }else{
      System.out.println("①不能轉(zhuǎn)換");
    }
    superObj = sonObj;
    // superObj 是 SonClass 類的實例
    if(superObj instanceof SonClass){
      SonClass sonObj2 = (SonClass)superObj;
    }else{
      System.out.println("②不能轉(zhuǎn)換");
    }
  }
}
class SuperClass{ }
class SonClass extends SuperClass{ }

運行結(jié)果：

①不能轉(zhuǎn)換

總結(jié)：對象的類型轉(zhuǎn)換在程序運行時檢查，向上轉(zhuǎn)型會自動進行，向下轉(zhuǎn)型的對象必須是當前引用類型的子類。

Java多態(tài)和動態(tài)綁定
在Java中，父類的變量可以引用父類的實例，也可以引用子類的實例。

請讀者先看一段代碼：

public class Demo {
  public static void main(String[] args){
    Animal obj = new Animal();
    obj.cry();
    obj = new Cat();
    obj.cry();
    obj = new Dog();
    obj.cry();
  }
}
class Animal{
  // 動物的叫聲
  public void cry(){
    System.out.println("不知道怎么叫");
  }
  
}
class Cat extends Animal{
  // 貓的叫聲
  public void cry(){
    System.out.println("喵喵~");
  }
}
class Dog extends Animal{
  // 狗的叫聲
  public void cry(){
    System.out.println("汪汪~");
  }
}

運行結(jié)果：

不知道怎么叫
喵喵~
汪汪~

上面的代碼，定義了三個類，分別是 Animal、Cat 和 Dog，Cat 和 Dog 類都繼承自 Animal 類。obj 變量的類型為 Animal，它既可以指向 Animal 類的實例，也可以指向 Cat 和 Dog 類的實例，這是正確的。也就是說，父類的變量可以引用父類的實例，也可以引用子類的實例。注意反過來是錯誤的，因為所有的貓都是動物，但不是所有的動物都是貓。

可以看出，obj 既可以是人類，也可以是貓、狗，它有不同的表現(xiàn)形式，這就被稱為多態(tài)。多態(tài)是指一個事物有不同的表現(xiàn)形式或形態(tài)。

再比如“人類”，也有很多不同的表達或?qū)崿F(xiàn)，TA 可以是司機、教師、醫(yī)生等，你憎恨自己的時候會說“下輩子重新做人”，那么你下輩子成為司機、教師、醫(yī)生都可以，我們就說“人類”具備了多態(tài)性。

多態(tài)存在的三個必要條件：要有繼承、要有重寫、父類變量引用子類對象。

當使用多態(tài)方式調(diào)用方法時：
首先檢查父類中是否有該方法，如果沒有，則編譯錯誤；如果有，則檢查子類是否覆蓋了該方法。
如果子類覆蓋了該方法，就調(diào)用子類的方法，否則調(diào)用父類方法。

從上面的例子可以看出，多態(tài)的一個好處是：當子類比較多時，也不需要定義多個變量，可以只定義一個父類類型的變量來引用不同子類的實例。請再看下面的一個例子：

public class Demo {
  public static void main(String[] args){
    // 借助多態(tài)，主人可以給很多動物喂食
    Master ma = new Master();
    ma.feed(new Animal(), new Food());
    ma.feed(new Cat(), new Fish());
    ma.feed(new Dog(), new Bone());
  }
}
// Animal類及其子類
class Animal{
  public void eat(Food f){
    System.out.println("我是一個小動物，正在吃" + f.getFood());
  }
}
class Cat extends Animal{
  public void eat(Food f){
    System.out.println("我是一只小貓咪，正在吃" + f.getFood());
  }
}
class Dog extends Animal{
  public void eat(Food f){
    System.out.println("我是一只狗狗，正在吃" + f.getFood());
  }
}
// Food及其子類
class Food{
  public String getFood(){
    return "事物";
  }
}
class Fish extends Food{
  public String getFood(){
    return "魚";
  }
}
class Bone extends Food{
  public String getFood(){
    return "骨頭";
  }
}
// Master類
class Master{
  public void feed(Animal an, Food f){
    an.eat(f);
  }
}

運行結(jié)果：

我是一個小動物，正在吃事物
我是一只小貓咪，正在吃魚
我是一只狗狗，正在吃骨頭

Master 類的 feed 方法有兩個參數(shù)，分別是 Animal 類型和 Food 類型，因為是父類，所以可以將子類的實例傳遞給它，這樣 Master 類就不需要多個方法來給不同的動物喂食。
動態(tài)綁定

為了理解多態(tài)的本質(zhì)，下面講一下Java調(diào)用方法的詳細流程。

1) 編譯器查看對象的聲明類型和方法名。

假設調(diào)用 obj.func(param)，obj 為 Cat 類的對象。需要注意的是，有可能存在多個名字為func但參數(shù)簽名不一樣的方法。例如，可能存在方法 func(int) 和 func(String)。編譯器將會一一列舉所有 Cat 類中名為func的方法和其父類 Animal 中訪問屬性為 public 且名為func的方法。

這樣，編譯器就獲得了所有可能被調(diào)用的候選方法列表。

2) 接下來，編澤器將檢查調(diào)用方法時提供的參數(shù)簽名。

如果在所有名為func的方法中存在一個與提供的參數(shù)簽名完全匹配的方法，那么就選擇這個方法。這個過程被稱為重載解析(overloading resolution)。例如，如果調(diào)用 func("hello")，編譯器會選擇 func(String)，而不是 func(int)。由于自動類型轉(zhuǎn)換的存在，例如 int 可以轉(zhuǎn)換為 double，如果沒有找到與調(diào)用方法參數(shù)簽名相同的方法，就進行類型轉(zhuǎn)換后再繼續(xù)查找，如果最終沒有匹配的類型或者有多個方法與之匹配，那么編譯錯誤。

這樣，編譯器就獲得了需要調(diào)用的方法名字和參數(shù)簽名。

3) 如果方法的修飾符是private、static、final（static和final將在后續(xù)講解），或者是構(gòu)造方法，那么編譯器將可以準確地知道應該調(diào)用哪個方法，我們將這種調(diào)用方式 稱為靜態(tài)綁定(static binding)。

與此對應的是，調(diào)用的方法依賴于對象的實際類型， 并在運行時實現(xiàn)動態(tài)綁。例如調(diào)用 func("hello")，編澤器將采用動態(tài)綁定的方式生成一條調(diào)用 func(String) 的指令。

4)當程序運行，并且釆用動態(tài)綁定調(diào)用方法時，JVM一定會調(diào)用與 obj 所引用對象的實際類型最合適的那個類的方法。我們已經(jīng)假設 obj 的實際類型是 Cat，它是 Animal 的子類，如果 Cat 中定義了 func(String)，就調(diào)用它，否則將在 Animal 類及其父類中尋找。

每次調(diào)用方法都要進行搜索，時間開銷相當大，因此，JVM預先為每個類創(chuàng)建了一個方法表(method lable)，其中列出了所有方法的名稱、參數(shù)簽名和所屬的類。這樣一來，在真正調(diào)用方法的時候，虛擬機僅查找這個表就行了。在上面的例子中，JVM 搜索 Cat 類的方法表，以便尋找與調(diào)用 func("hello") 相匹配的方法。這個方法既有可能是 Cat.func(String)，也有可能是 Animal.func(String)。注意，如果調(diào)用super.func("hello")，編譯器將對父類的方法表迸行搜索。

假設 Animal 類包含cry()、getName()、getAge() 三個方法，那么它的方法表如下：
cry() -> Animal.cry()
getName() -> Animal.getName()
getAge() -> Animal.getAge()

實際上，Animal 也有默認的父類 Object（后續(xù)會講解），會繼承 Object 的方法，所以上面列舉的方法并不完整。

假設 Cat 類覆蓋了 Animal 類中的 cry() 方法，并且新增了一個方法 climbTree()，那么它的參數(shù)列表為：
cry() -> Cat.cry()
getName() -> Animal.getName()
getAge() -> Animal.getAge()
climbTree() -> Cat.climbTree()

在運行的時候，調(diào)用 obj.cry() 方法的過程如下：
JVM 首先訪問 obj 的實際類型的方法表，可能是 Animal 類的方法表，也可能是 Cat 類及其子類的方法表。
JVM 在方法表中搜索與 cry() 匹配的方法，找到后，就知道它屬于哪個類了。
JVM 調(diào)用該方法。

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