使用子类型进行铸造有哪些硬性“规则”？

Question

我正在为我的Java决赛进行一些练习考试，我遇到了这个问题。

请考虑以下类定义，并指出'Test.main（）'是否可以成功编译。 如果它确实编译，指示它是否会成功运行，或者如果没有，则指出将抛出什么异常。

public class A {
    public int method(int[] a) {...}
}
public class B extends A {
    @Override
    public int method(int[] a) {...}
}
public class C extends B {
    @Override
    public int method(int[] a) {...}
    public void otherMethod() {...}
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new C();
        B b = new B();
        b = (B) a;
    }
}

我认为Test.main（）会编译但是抛出运行时异常，因为a是实际类型C并且我们正在尝试将它强制转换为类型B.事实并非如此，因为答案说这很好。

我对铸造规则感到非常困惑，其中有一个层次深度超过2个层次。 演讲幻灯片并没有这种信息！

那么，如果在考试中弹出这类问题，请记住哪些难以解决的“规则”？

Answer 1

当存在复杂的层次结构时，尝试将其绘制出来以便更清楚：

A <- B <- C

我认为Test.main（）会编译但抛出一个运行时异常，因为a是实际类型C的事实，我们试图将它强制转换为类型B.

a基础类型是 C 但是， C可以转换为B 和 A因为C继承自B ， B继承自A

基本上，引用类型转换是否成功的一般规则如下：

对于以下格式的任何演员：

(X)Y

其中X是引用类型而Y是引用类型的变量，如果只能沿箭头的方向沿着 Y的底层类型转到继承层次结构中的X ，则转换将在运行时成功。

说我们有这个代码：

A a = new A();
B b = (B)a;

这将失败，因为我们需要逆着箭头的方向从A到B

---

你怎么知道演员阵容是否会在编译时失败呢？

这很容易。 只需检查Y的变量类型 （不是基础类型！）是否与X无关。

例如：

// these two types are unrelated
class Foo {}
class Bar {}

// ...
Foo f = new Foo();
Bar b = (Bar)f; // fails to compile

但是，如果Y的变量类型与X相关，则编译很好：

Object f = new Foo();
Bar b = (Bar)f; // Bar inherits from Object, so compiles fine.
                // But since Foo (f's underlying type) is unrelated to Bar
                // this crashes at runtime

Answer 2

完全理解这个看似简单的问题所涉及的问题将需要很长时间，并且需要人们理解Java语言规范 ，但是一个体面的理解可能是一个可以实现的。 @ JBNizet的具体化理念也很有用。

一些术语和简化是有序的：

• 当您说“ 从类型转换为另一种类型”时，前者称为源类型，后者称为目标类型。 现在让我们将讨论局限于具体的引用类型（即A ， B和C ）。 我们将源类型表示为Source ，将目标类型表示为Target 。
• 在涉及转换（隐式或显式）引用类型的赋值语句中，源类型的变量出现在=符号的右侧，而目标类型的变量出现在其左侧。 因此，您可以： Target t = (Target) s ，其中s是Source类型的变量。
• 引用类型的变量有两种类型：编译时类型和运行时类型。

现在， 根据JLS的适用规则（经过一些简化）是：

对于要编译的这种赋值（ Target t = (Target) s ）， Target必须是Source的子类（或子类型），或者Source必须是Target的子类。

（实际严格的规则是： If T is a class type, then either |S| <: |T|, or |T| <: |S| 。否则，发生编译时错误。 |S|表示擦除 S和<:意味着一个is-subclass-of relation。）

现在，您的类A ， B和C创建以下层次结构： C <: B <: A ：

main方法可以有效地表达为：

A a = new C(); //as-is (1)
// the intervening B b = new B() does not make any difference
B b = (B) a; //as-is (2) 

现在，通过适用规则去如上所述，由于所述类型的b （即Target ），它是B是的一个子类A （即Source ），（2）中的分配应编译细，因为要从源类铸件（ A ） 到 is-subclass- relationship关系中的目标类（ B ）。

根据（1），变量a的运行时类型实际上是C 并且由于C是B的子类，因此任何类型C变量（源）都可以始终分配给类型B的变量（目标），以使强制转换在运行时成功（即，它不会抛出ClassCastException ）。 这被称为Liskov替代原则 。