Java 中的 Class.cast() 方法和 Cast（转换）操作符

1、简介

Java 中的转换（“Cast”）是一个基本概念，它允许将一种数据类型转换为另一种数据类型。它是在程序中有效操作对象和变量的关键过程。在现实世界中，“Cast” 类似于将一种单位的度量值转换为另一种单位的度量值，例如将英寸转换为厘米。

在 Java 的多态（Polymorphism）中，当超类引用子类的对象时，经常会使用到转换。例如，我们需要访问子类的特定方法或属性，就需要依靠转换来实现。这一点非常重要，因为 Java 是一种强类型语言，变量具有特定的数据类型。

本文将带你了解 Java Class.cast() 方法和 Cast（强转）操作符两个选项用法和差别，以及每个选项的最佳实践。

2、定义用例

以一个视频游戏角色的层次结构为例。

创建一个包含了超类 Character（角色）和子类 Warrior（战士）、Commander（指挥官）的示例。

该用例涉及创建 Warrior 和 Commander 的实例。这些实例存储在 Character 对象类型的集合中。之后，它们会被检索并转换回各自的特定类型。这种转换允许调用特定子类的方法。

3、定义 Model 类

首先，定义第一个继承自 Character 的子类，即实现了 obeyCommand() 方法的 Warrior：

public class Warrior extends Character {
    public void obeyCommand(String command) {
        logger.info("Warrior {} obeys a command {}", this.getName(), command); 
    }
}

然后，创建 Character 的第二个子类，即 Commander。这个子类实现了一个 issueCommand() 方法，可以向战士们发布命令：

public class Commander extends Character {
    public void issueCommand(String command) {
        log.info("Commander {} issues a command {}: ", this.getName(), command); 
    }
}

4、Cast（转换）操作符

在 Java 中，转换（cast ）操作符是将一种对象类型转换为另一种对象类型的直接选择。我们使用括号来指定目标类型。

为了演示这一点，让我们编写一个新类 PlayGame，创建几个角色（每种类型一个）。然后，它会根据角色是 Warrior 还 Commander，尝试执行命令或发出随机命令。

首先，在 PlayGame 中创建一些角色：

public class PlayGame { 
    public List<Character> buildCharacters() { 
        List<Character> characters = new ArrayList<>(); 
        characters.add(new Commander("Odin")); 
        characters.add(new Warrior("Thor")); 
        return characters; 
    } 
}

现在，我们要添加根据每个角色进行游戏的功能。根据角色的不同，要么执行给定的命令，要么发出新的命令。

使用转换（cast ）操作符：

public void playViaCastOperator(List<Character> characters, String command) { 
    for (Character character : characters) {
        if (character instanceof Warrior) { 
            // 转换为 Warrior
            Warrior warrior = (Warrior) character; 
            warrior.obeyCommand(command); 
        }
        else if (character instanceof Commander) { 
            // 转换为 Commander
            Commander commander = (Commander) character; 
            commander.issueCommand(command); 
        }
    } 
}

在上面的代码中，我们使用了一种称为向下转型（downcasting）的方法，这意味着我们将父类的实例限制为派生类。这样可用的操作仅限于派生类的方法。

实现步骤：

• 在 PlayGame 类中，定义了一个方法 playViaCastOperator()，它接收一个 Character 列表和一条命令
• 遍历角色列表，并根据角色是 Warrior 还是 Commander 执行特定操作。使用 instanceof 关键字来确认类型
• 如果角色是 Warrior，就用 cast 运算符 (Warrior) 获得 Warrior 实例，并调用其 obeyCommand() 方法
• 如果角色是 Commander，就使用 cast 运算符 (Commander) 获得 Commander 实例，并调用其 issueCommand() 方法

5、Class.cast() 方法

来看看如何使用 java.lang.Class.cast() 方法实现同样的效果。

现在，在 PlayGame 类中添加新的 playViaClassCast() 方法：

public void playViaClassCast(List<Character> characters, String command) {
    for (Character character : characters) {
        if (character instanceof Warrior) {
            // 转换为 Warrior
            Warrior warrior = Warrior.class.cast(character);
            warrior.obeyCommand(command);
        } else if (character instanceof Commander) {
            // 转换为 Commander
            Commander commander = Commander.class.cast(character);
            commander.issueCommand(command);
        }
    }
}

如上，使用 Class.cast() 将 Character 转换为 Warrior 或 Commander。

6、Class.cast() 与 cast 运算符

根据不同的标准来比较这两种方法：

在进行类型转换之前，我们应该始终通过 instanceof 运算符验证类型，以避免类转换异常。利用库和框架可以更加健壮地处理类型转换和类型检查。

7、总结

本文介绍了 Java 中的两种类型转换方式，即 Class.cast() 方法和 cast（转换）操作符，并通过实际的相关用例了解了它们的局限性和优势。

使用 cast 操作符可以减少转换过程的冗长。与 Class.cast() 方法相比，它更简洁。不过，这两种方法各有利弊，选择取决于我们的使用情况和实现环境。

Ref：https://www.baeldung.com/java-class-cast-operator-difference