面试题：Java向上转型在复杂继承体系中的作用

向上转型实现代码复用与扩展

代码复用
- 在Java中，向上转型是指将一个子类对象赋值给其父类类型的变量。例如，在这个类体系中：
```
Animal animal = new Dog();
```
- 由于Dog类继承自Mammal类，而Mammal类又继承自Animal类，Dog对象拥有Animal类和Mammal类的所有非私有属性和方法。当进行向上转型后，通过animal变量可以调用Animal类中定义的方法。这样可以实现代码复用，比如Animal类中有一个eat方法，Dog类继承后无需重新实现就可以直接使用。
```
class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("Animal is eating");
    }
}
class Mammal extends Animal {}
class Dog extends Mammal {}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();
        animal.eat();
    }
}
```
- 这段代码中，Dog对象向上转型为Animal类型，然后调用Animal类的eat方法，实现了代码复用。

代码扩展

向上转型方便在父类类型的集合中存储不同子类的对象，实现多态。例如，可以创建一个Animal类型的列表，然后将Dog、Cat（假设还有Cat类继承自Animal）等不同子类的对象放入其中。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Animal makes a sound");
    }
}
class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Dog barks");
    }
}
class Cat extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Cat meows");
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Animal> animals = new ArrayList<>();
        animals.add(new Dog());
        animals.add(new Cat());
        for (Animal animal : animals) {
            animal.makeSound();
        }
    }
}

这里通过向上转型，将不同子类对象放入Animal类型的列表中，在遍历列表调用makeSound方法时，会根据对象的实际类型（运行时类型）调用相应子类的重写方法，实现了代码的扩展，很方便地添加新的子类而不需要大幅修改原有代码。

可能遇到的问题及解决方案

问题：无法访问子类特有方法

当进行向上转型后，通过父类变量只能访问父类中定义的方法和属性。例如，如果Dog类有一个特有的bark方法，向上转型后Animal变量无法直接调用该方法。

class Animal {}
class Dog extends Animal {
    public void bark() {
        System.out.println("Dog is barking");
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();
        // animal.bark(); // 编译错误，Animal类中没有bark方法
    }
}

解决方案：使用instanceof关键字进行类型判断，然后进行向下转型。

class Animal {}
class Dog extends Animal {
    public void bark() {
        System.out.println("Dog is barking");
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();
        if (animal instanceof Dog) {
            Dog dog = (Dog) animal;
            dog.bark();
        }
    }
}

问题：运行时类型错误

如果在进行向下转型时，对象的实际类型与目标类型不匹配，会抛出ClassCastException。例如：

class Animal {}
class Dog extends Animal {}
class Cat extends Animal {}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat();
        Dog dog = (Dog) animal; // 运行时抛出ClassCastException
    }
}

解决方案：在进行向下转型前，一定要使用instanceof关键字进行类型检查，确保转型的安全性。

class Animal {}
class Dog extends Animal {}
class Cat extends Animal {}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat();
        if (animal instanceof Dog) {
            Dog dog = (Dog) animal;
        } else {
            System.out.println("The animal is not a Dog");
        }
    }
}

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可能遇到的问题及解决方案