返回 登录
0

Java基础——类型转换与多态

学习Java的同学注意了!!!
学习过程中遇到什么问题或者想获取学习资源的话,欢迎加入Java学习交流群,群号码:338412454 我们一起学Java!

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。

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);
    }
}

图片描述

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:

图片描述

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。

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

学习Java的同学注意了!!!
学习过程中遇到什么问题或者想获取学习资源的话,欢迎加入Java学习交流群,群号码:338412454 我们一起学Java!

评论