为什么声明的对象类型在运行时很重要？

Question

在Java这样的静态类型语言中，从我所学到的，类型声明主要用于编译时捕获错误，这是一种明显优于动态类型语言的优势。 但是看看Java进行后期绑定的时候，我们得到类似ClassCastException错误，显示声明的类型在运行时是如何相关的。 但为什么声明的类型实际上很重要？

例如：

public class TestClass 
{
   public static void main(String[] args) 
   {
       Animal d = new Animal();
      ((Dog)d).bark(); //ClassCastException because an Animal is not a dog, which would make sense to throw at compile-time, but not at runtime.
   }
}

class Dog extends Animal{}

class Animal
{
   void bark()
   {
       System.out.println("Woof");
   }
}

我知道这是一个非常糟糕的例子，因为它是一个无人问津的演员，但我只是举了一个例子。 我们尽量避免运行时异常的时刻，所以为什么不是Java不顾演员和调用方法bark实际的对象类型，在这种情况下是Animal ？ 我一直在阅读有关鸭子打字的内容，看起来这种类似的改编可能适用于Java（即如果这个对象低音，那就让它像狗一样对待！）或任何静态类型的语言，因为在运行时，Java似乎动态行动。

编辑：现在我正在考虑更多，这个问题是关于运行时类型检查的需要。 为什么需要发生？ 静态类型语言在可以忽略的转换上暂停运行时异常似乎很糟糕。

Answer 1

为什么Java不能忽视对实际对象类型的强制转换和调用方法，在这种情况下是动物？

这在语义上是错误的。 如果Dog和Amimal有不同版本的Bark方法怎么办？

假设你的基类中有一个非虚方法Bark 。 当你打电话给Bark on Dog它应该叫Dog.Bark ; 类似地，当你在Animal上调用Bark ，它应该调用Animal.Bark 。

如果编译器忽视了你所说的强制转换，它最终会调用错误的方法。

请注意，在C＃中，默认情况下，所有方法都是非虚拟的，而不是java。 所以这个论点在C＃的上下文中更有意义。

Answer 2

当然，鸭子打字可以在Java中运行。 很多东西都可以在Java中运行，但这就是它的设计方式。 声明的类型非常重要，因为Java是静态类型而不是其他东西。

静态类型不是编译时间。 当然，其中很大一部分是验证代码是否可以正确运行。 但这还不够。 由于并不总是可以验证类型总是正确的（例如将Object参数转换为特定类），因此还需要进行运行时类型检查。 如果它是static ，在编译时和duck在运行时，就可能造成非常混乱，难以调试的情况。

Answer 3

我只是注意到这个问题有c＃标签和java 。 我的回答只涉及Java方面，尽管有些论据适用于两者。

问题不在于声明的类型，而在于强制转换。 在一般情况下，不知道对象的运行时类型是什么，而不是声明的类型，因此使转换必须插入运行时检查（ checkcast字节码）以确保它是正确的类型。 必要时，转换是一个运行时操作，当你这样做时，你告诉编译器要抛弃它自己的安全并相信你知道你在做什么。

您可以通过查看示例生成的字节码来查看：

public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: new           #2                  // class Animal
       3: dup           
       4: invokespecial #3                  // Method Animal."":()V
       7: astore_1      
       8: aload_1       
       9: checkcast     #4                  // class Dog
      12: invokevirtual #5                  // Method Dog.bark:()V
      15: return

如果您查看JLS部分以进行投射 ，您可以看到它说：

必须将操作数表达式的类型转换为强制转换运算符明确指定的类型。

这意味着这是一个定义明确的操作。 这不是一个必要的演员并不重要：你仍然需要编译器进行演员表，所以它确实如此。

Answer 4

Can you explain why runtime type checking has to happen in a static-typed language

是的，这里有几个原因

1. 编译类Dog被某人替换，来自其他项目，新类甚至不扩展Animal。
2. 编译类Dog通过Dserialization加载，并且包含了一些错误版本的Dog。

Answer 5

线程“main”中的异常java.lang.ClassCastException：com.example.com.example.Animal无法转换为com.example.com.example.Test.main（Test.java）中的com.example.com.example.Dog ：12）

正如您所看到的错误，编译器无法检测到类型转换错误，因为如果引用Dog是Animal对象，则向下转换“（（Dog）d）”是有效的转换。 所以它抛出运行时错误而不是编译时间。

Answer 6

编译器不知道被引用的实际对象。 它只知道引用类型。 实际对象在运行时进入画面。 因此，编译器不会为此提供编译器错误。