引用類型的擴展和收縮

你好！在之前的一講中，我們討論了原始型別的轉換。讓我們簡單回憶一下我們正在談論的內容。 我們根據原始類型（在本例中為數字）佔用的記憶體量將它們表示為嵌套娃娃。您還記得，無論是在現實生活中還是在 Java 程式設計中，將較小的嵌套娃娃放入較大的嵌套娃娃中都是很簡單的。

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
        short smallNumber = 100;
        int bigNumber =  smallNumber;
        System.out.println(bigNumber);
   }
}

這是自動轉換或擴展 的範例。它會自行發生，因此無需編寫額外的程式碼。最後，我們並沒有做任何不尋常的事情：我們只是將一個較小的嵌套娃娃放入較大的嵌套娃娃中。如果我們反其道而行之，將一個大的俄羅斯娃娃放入一個較小的俄羅斯娃娃中，那就是另一回事了。這在人生中是做不到的，但是在程式設計上卻可以做到。但有一點要注意。如果我們嘗試將一個值int放入變數中short，則不會那麼容易。畢竟，變數只能容納 16 位元訊息short，但值卻int需要 32 位元！結果，傳輸的值將會失真。編譯器會給我們一個錯誤（「夥計，你正在做一些可疑的事情！」），但是如果我們明確指定我們將值轉換為什麼類型，它仍然會執行這樣的操作。

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       int bigNumber = 10000000;

       bigNumber = (short) bigNumber;

       System.out.println(bigNumber);

   }

}

在上面的例子中，我們就是這樣做的。操作已完成，但由於short32 位元中只有 16 位元適合該變量，因此最終值被扭曲，結果我們收到了數字-27008。此操作稱為明確轉換或縮小。

引用類型的擴展和收縮範例

現在我們將討論相同的操作，但不適用於基本類型，而是適用於物件和引用變數！這在 Java 中是如何運作的？其實很簡單。有些物件彼此不相關。假設它們不能明確或自動地相互轉換是合乎邏輯的：

public class Cat {
}

public class Dog {
}

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       Cat cat = new Dog();//error!

   }

}

當然，我們會得到一個錯誤。這些類別彼此不相關，我們也沒有寫一個從一個類別到另一個類別的「轉換器」Cat。Dog從邏輯上講，我們無法做到這一點：編譯器不知道如何在這些物件之間進行轉換。如果物體互相連接那就是另一回事了！如何？首先，使用繼承。讓我們嘗試建立一個帶有繼承的小型類別系統。我們將有一個代表動物的通用類別：

public class Animal {

   public void introduce() {

       System.out.println("i'm Animal");
   }
}

如您所知，動物有家養動物和野生動物：

public class WildAnimal extends Animal {

   public void introduce() {

       System.out.println("i'm WildAnimal");
   }
}

public class Pet extends Animal {

   public void introduce() {

       System.out.println("i'm Pet");
   }
}

以狗為例──一隻家狗和一隻土狼：

public class Dog extends Pet {

   public void introduce() {

       System.out.println("i'm Dog");
   }
}





public class Coyote extends WildAnimal {

   public void introduce() {

       System.out.println("i'm Coyote");
   }
}

我們的類別故意是最原始的，以使它們更容易被感知。我們這裡並不真正需要字段，一種方法就足夠了。讓我們嘗試運行以下程式碼：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       Animal animal = new Pet();
       animal.introduce();
   }
}

你認為控制台會輸出什麼？introduce類別Pet或類別方法會起作用嗎Animal？在繼續閱讀之前嘗試證明你的答案是正確的。這就是結果！ 我是 Pet 為什麼答案是這樣的？這很簡單。我們有一個父變數和一個子物件。透過寫：

Animal animal = new Pet();

我們擴展了引用類型Pet並將其物件儲存在變數中Animal。與原始類型一樣，Java 中引用類型的擴充功能是自動完成的。無需為此編寫額外的程式碼。現在我們有一個子物件附加到父引用，結果我們看到該方法在子類別上被呼叫。如果您仍然不完全理解這段程式碼的工作原理，請用簡單的語言重寫它：

Животное животное = new ДомашнееЖивотное();

這沒有問題，對吧？想像一下這是現實生活，本例中的連結是一個簡單的紙質標籤，上面寫著「動物」。如果你把這樣一張紙貼在任何寵物的項圈上，一切都會好起來的。任何寵物仍然是動物！相反的過程，即沿著繼承樹向下移動到繼承人，是一個縮小範圍：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       WildAnimal wildAnimal = new Coyote();

       Coyote coyote = (Coyote) wildAnimal;

       coyote.introduce();
   }
}

正如您所看到的，這裡我們明確指出我們要將物件轉換為哪個類別。以前我們有一個變量WildAnimal，現在有Coyote，它沿著繼承樹往下移動。從邏輯上講，如果沒有明確指示，編譯器不會跳過此類操作，但如果您在括號中指定類型，則一切都會起作用。 讓我們來看另一個更有趣的例子：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       Pet pet = new Animal();//error!
   }
}

編譯器會拋出錯誤！是什麼原因？ 事實上，您正在嘗試將父物件指派給子變數。 換句話說，你想要這樣做：

ДомашнееЖивотное домашнееЖивотное = new Животное();

但如果我們明確指出我們試圖轉換的類型，我們就會成功嗎？數字看起來很有效，讓我們試試看！:)

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       Pet pet = (Pet) new Animal();
   }
}

線程“main”中出現異常 java.lang.ClassCastException：動物無法轉換為 Pet 錯誤！這次編譯器沒有抱怨，但結果我們收到了一個異常。我們已經知道原因：我們正在嘗試將父物件指派給子變數。事實上，為什麼不能這樣做呢？ 因為並非所有動物都是寵物。 您創建了一個物件Animal並嘗試將其指派給一個變數Pet。但是，例如，土狼也是家畜Animal，但它不是。Pet換句話說，當你寫：

Pet pet = (Pet) new Animal();

new Animal()任何動物都可以 在那裡，而且不一定是家養的！當然，你的變數Pet pet只適合存放寵物（及其後代），而不適合所有人。因此，對於這種情況，Java 中創建了一個特殊的異常——ClassCastException轉換類別時出錯。讓我們再說一遍，以便更清楚。父變數（引用）可以指向後代類別的物件：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       Pet pet =  new Pet();
       Animal animal = pet;

       Pet pet2 = (Pet) animal;
       pet2.introduce();
   }
}

例如，我們在這裡不會有任何問題。我們有一個Pet由連結指向的物件Pet。然後一個新的連結開始指向同一個物件Animal。之後我們將其轉換animal為Pet. 順便問一下，我們為什麼要這樣做？上次我們有一個例外！因為這次我們的原始物件是Pet pet！

Pet pet =  new Pet();

在前面的範例中，它是一個物件Animal：

Pet pet = (Pet) new Animal();

後代變數不能分配給祖先物件。相反，你可以做到。