【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）。