Java向上轉型及內存分析

學習設計模式的時候，發現不少模式都用到了向上轉型（eg. 工廠方法）。而我對向上轉型（upcasting）的機制並不十分熟悉。這篇文章將深刻分析向上轉型的機制、內存分析。

概念

先從幾個基本概念開始：

1. Java中的引用類型（reference type）

Java中的數據類型分爲兩類：基本數據類型（int, double）和引用類型（String）。引用類型對象中保存着一個地址（稱爲「引用」），引用指向實際對象（稱爲「實例」），實際對象中保存着值。

關於Java數據類型在內存中的分析詳解，請參考知友Intopass的解答：

Java 究竟是值傳遞仍是引用傳遞？ - Intopass的回答 - 知乎
https://www.zhihu.com/questio...

2. 內存分配

Heap中的對象會繼續指向內存中的數據段（data segment）。數據保存對象的實際值

3. 向上轉型

定義：將父類的引用指向子類的實例 or 將子類對象賦值給父類引用

Dog dog = new Dog();
Animal anim = (Animal) dog; //實際對象類型沒變，僅引用類型改變了
anim.eat();

因爲實際對象類型沒變，因此，anim調用的eat方法還是Dog類中重寫的eat方法，而不是父類Animal類中的eat方法。

用途

咱們爲何要使用向上轉型？

Generally, upcasting is not necessary. However, we need upcasting when we want to write general code that deals with only the supertype.

通常說來，向上轉型不是必須的。但有時候，當咱們的代碼只須要與父類打交道時，能夠使用向上轉型，來使咱們的代碼不依賴具體子類，好比：

public class AnimalTrainer {
    public void teach(Animal anim) {
        anim.move();
        anim.eat();
    }
}

如下代碼，teach方法能夠接受Animal類的任意子類:

Dog dog = new Dog();
Cat cat = new Cat();
 
AnimalTrainer trainer = new AnimalTrainer();
trainer.teach(dog);
trainer.teach(cat);

內存分析

咱們來分析如下轉型代碼在內存中的表示：

Dog dog = new Dog();
Animal anim = (Animal)dog;