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Java強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換原理詳解(父類轉(zhuǎn)子類、子類轉(zhuǎn)父類)

更新時(shí)間：2023年12月27日 15:33:01 作者：lucky_fd_

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換原理(父類轉(zhuǎn)子類、子類轉(zhuǎn)父類)的相關(guān)資料,所謂的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換,其實(shí)是自動類型轉(zhuǎn)換的逆過程,在數(shù)據(jù)類型兼容的情況下,將容量大的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為容量小的數(shù)據(jù)類型,需要的朋友可以參考下

前言

在Java中，對象的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換（也稱為類型轉(zhuǎn)換）是將一個(gè)對象的引用轉(zhuǎn)換為另一個(gè)類的引用，前提是這兩個(gè)類之間存在繼承或?qū)崿F(xiàn)關(guān)系。強(qiáng)制轉(zhuǎn)換可能會導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)異常，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換的過程中，如果對象的實(shí)際類型與轉(zhuǎn)換的目標(biāo)類型不兼容，就會拋出ClassCastException異常。

子類轉(zhuǎn)父類

Son s = new Son();
// 類型提升
Father f = (Father)s;//可以

分析： 子類繼承父類，就擁有了父類的一切。某種程度上說，兒子可以代替爸爸，爸爸能做的事兒子也可以做。子類轉(zhuǎn)父類后，父類對象f引用指向子類對象，所以其本質(zhì)任然是子類，f只能調(diào)用父類的方法，如果子類重寫了父類的方法，則調(diào)用的是子類的方法（多態(tài)性）

父類轉(zhuǎn)子類

1. 真實(shí)父類對象轉(zhuǎn)子類對象，報(bào)ClassCastException異常

Father f = new Father();
Son s = (Son)f;//出錯(cuò) ClassCastException

分析： 創(chuàng)建一個(gè)父類的實(shí)例，想要強(qiáng)制把父類對象轉(zhuǎn)換成子類的對象，是不行的。父親有的，通過繼承兒子也有，反過來兒子有的父親卻不一定有。

2. “假”父類對象轉(zhuǎn)子類對象，可以

Father f = new Son();
Son s = (Son)f;//可以

分析：只有父類對象本身就是用子類new出來的時(shí)候, 才可以在將來被強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為子類對象。這個(gè)時(shí)候父類的本質(zhì)依然是子類對象（兒子只是裝成了爸爸），子類有的屬性f都擁有，只是f暫時(shí)不能操作子類特有的屬性，所以可以轉(zhuǎn)換回為子類對象（變回兒子本身）

底層實(shí)現(xiàn)原理

底層原理是通過虛擬機(jī)中的類型檢查和類型信息來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換時(shí)，虛擬機(jī)會在運(yùn)行時(shí)檢查對象的實(shí)際類型是否與轉(zhuǎn)換的目標(biāo)類型兼容。如果是兼容的，就會將對象引用轉(zhuǎn)換為目標(biāo)類型的引用，否則會拋出ClassCastException異常。

在Java中，對象的類型信息是通過兩種主要機(jī)制來處理的：對象頭和虛方法表。

對象頭：每個(gè)Java對象都有一個(gè)對象頭，其中包含了一些用于虛擬機(jī)處理對象的元數(shù)據(jù)。對象頭中包含了一個(gè)指向類元數(shù)據(jù)的指針（指向?qū)ο蟮念惖男畔ⅲ＿@使得虛擬機(jī)可以在運(yùn)行時(shí)確定對象的實(shí)際類型。
虛方法表：對于每個(gè)類，Java虛擬機(jī)會維護(hù)一個(gè)虛方法表，其中包含了類的虛方法的地址。虛方法表允許在運(yùn)行時(shí)動態(tài)地解析方法調(diào)用，而不是在編譯時(shí)靜態(tài)地綁定。通過虛方法表，Java虛擬機(jī)可以找到并調(diào)用對象的實(shí)際方法。

在進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換時(shí)，虛擬機(jī)會首先檢查對象頭中指向類元數(shù)據(jù)的指針，然后查找目標(biāo)類型的類信息。如果目標(biāo)類型是源類型的子類（或?qū)崿F(xiàn)了源類型的接口），那么轉(zhuǎn)換是有效的。虛擬機(jī)會根據(jù)實(shí)際類型來調(diào)整對象引用的指針，使其指向目標(biāo)類型的類信息和虛方法表，從而實(shí)現(xiàn)類型轉(zhuǎn)換。

然而，如果目標(biāo)類型不是源類型的子類（或未實(shí)現(xiàn)源類型的接口），虛擬機(jī)將無法進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換，這時(shí)會拋出ClassCastException異常。

總結(jié)：Java對象的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換是通過虛擬機(jī)在運(yùn)行時(shí)檢查對象的實(shí)際類型，并根據(jù)類型信息來調(diào)整對象引用的指針來實(shí)現(xiàn)的。這樣的機(jī)制使得Java具有動態(tài)類型的特性，但也需要開發(fā)人員在進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換時(shí)注意類型的兼容性，以避免ClassCastException異常。