编辑“︁Java向下转型”︁

= Java向下转型 =

'''向下转型'''（Downcasting）是Java面向对象编程中的一个重要概念，指将父类引用强制转换为子类类型的过程。由于Java的多态特性，父类引用可以指向子类对象，但有时需要访问子类特有的方法或属性，这时就需要进行向下转型。

== 基本概念 ==
在Java中，对象的引用类型决定了可以访问哪些成员（方法和属性）。如果父类引用指向子类对象，默认只能访问父类中定义的成员。要访问子类特有的成员，必须将父类引用显式转换为子类类型。

=== 向上转型 vs. 向下转型 ===
* '''向上转型'''（Upcasting）：子类对象赋值给父类引用（自动完成，安全）
* '''向下转型'''（Downcasting）：父类引用强制转换为子类类型（需要显式转换，可能抛出ClassCastException）

== 语法与示例 ==
向下转型的基本语法：
<syntaxhighlight lang="java">
ParentClass parent = new ChildClass();  // 向上转型
ChildClass child = (ChildClass) parent; // 向下转型
</syntaxhighlight>

=== 完整示例 ===
<syntaxhighlight lang="java">
class Animal {
    void eat() {
        System.out.println("Animal is eating");
    }
}

class Dog extends Animal {
    void bark() {
        System.out.println("Dog is barking");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();  // 向上转型
        
        // 向下转型前必须检查
        if (animal instanceof Dog) {
            Dog dog = (Dog) animal;
            dog.eat();  // 继承自Animal的方法
            dog.bark(); // Dog特有的方法
        }
    }
}
</syntaxhighlight>

'''输出结果：'''
<pre>
Animal is eating
Dog is barking
</pre>

== instanceof 操作符 ==
向下转型前必须使用'''instanceof'''进行检查，以避免ClassCastException：
<syntaxhighlight lang="java">
if (parent instanceof ChildClass) {
    ChildClass child = (ChildClass) parent;
    // 安全操作
}
</syntaxhighlight>

== 类层次结构可视化 ==
<mermaid>
classDiagram
    class Animal{
        +eat()
    }
    class Dog{
        +bark()
    }
    Animal <|-- Dog
</mermaid>

== 常见错误 ==
'''错误示例：'''
<syntaxhighlight lang="java">
Animal animal = new Animal();
Dog dog = (Dog) animal;  // 运行时抛出ClassCastException
</syntaxhighlight>

'''原因：'''实际对象是Animal类型，不是Dog或其子类。

== 实际应用场景 ==
1. '''集合框架中的元素处理'''：从List<Object>中取出特定类型元素
2. '''工厂模式'''：返回父类引用，使用时向下转型为具体子类
3. '''事件处理'''：将通用事件对象转换为特定事件类型

=== 集合框架示例 ===
<syntaxhighlight lang="java">
List<Object> list = new ArrayList<>();
list.add("String");
list.add(123);

for (Object obj : list) {
    if (obj instanceof String) {
        String str = (String) obj;
        System.out.println(str.toUpperCase());
    } else if (obj instanceof Integer) {
        Integer num = (Integer) obj;
        System.out.println(num * 2);
    }
}
</syntaxhighlight>

== 数学表示 ==
设类B继承自类A，则类型转换可表示为：
<math>
B \subseteq A \Rightarrow (B)a \text{（其中a的实际类型必须是B或其子类）}
</math>

== 最佳实践 ==
1. 总是先检查instanceof再进行向下转型
2. 尽量减少向下转型的使用，考虑使用多态或模板方法模式
3. 在无法避免时，确保转换逻辑清晰并添加适当注释

== 总结 ==
向下转型是Java中访问子类特有成员的必备技术，但需要谨慎使用以避免运行时错误。正确的做法是：
# 确认对象实际类型（instanceof）
# 执行安全的类型转换
# 处理可能的转换失败情况

通过合理使用向下转型，可以在保持多态优势的同时访问特定子类的功能。

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