Java多态的向上转型——内存分析

多态的向上转型

多态的前提：两个对象(类)存在继承关系
多态向上转型的本质：父类的引用指向了子类的对象
话不多说，上代码：

class Animal {  //父类
    public int age = 10;
    public void eat() {
        System.out.println("动物吃食物");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println("动物睡觉");
    }
}

class Cat extends Animal{  //子类
    public int age = 3;
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
    public void catchfish() {
        System.out.println("猫抓鱼");
    }
}

一、输出会是什么？

public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat(); 
        System.out.println("=======向上转型=======");
        animal.eat(); 
        animal.sleep(); 
        animal.catchfish(); 
        System.out.println(animal.age);
        Cat cat = (Cat) animal; 
        System.out.println("=======向下转型=======");
        cat.eat();  
        cat.catchfish(); 
        cat.sleep(); 
        System.out.println(cat.age);
    }

二、内存分析

new Cat() 在堆中创建了一个 Cat 对象，其中包含父类 Animal 的属性和方法（黄色部分）以及子类 Cat 的属性和方法（灰色部分）。
用父类的引用 animal 指向该对象。此时发生了向上转型，引用 animal 实际上指向的是堆中属于父类 Animal 的那一部分（即黄色的那一部分），所以：

1. 此时 animal.age = 10。
2. 但由于 eat() 被重写了，所以会执行 Cat 类中的 eat() 方法，输出“猫吃鱼”。黄色部分中的 eat 用红色标注表示被重写/覆盖。
3. animal.catchfish() 会报错，因为访问不到catchfish() 方法。

再使用 Cat cat = (Cat) animal; 进行向下转型，就恢复到了正常的继承情况：

1. 此时 animal.age = 3。
2. eat() 被重写，输出“猫吃鱼”。
3. 可正常访问 catchfish() 方法。也可正常访问继承来的 sleep() 方法。
   

三、输出结果

		Animal animal = new Cat();  //向上转型
        System.out.println("=======向上转型=======");
        animal.eat();  //猫吃鱼
        animal.sleep();  //动物睡觉
        //animal.catchfish();  无法访问
        System.out.println(animal.age);  //10
        Cat cat = (Cat) animal;  //向下转型
        System.out.println("=======向下转型=======");
        cat.eat();  //猫吃鱼
        cat.catchfish();  //猫抓鱼
        cat.sleep();  //动物睡觉
        System.out.println(cat.age);  //3

四、说明

对 JVM 的描述如若有误，欢迎指正。
参考：
1.韩顺平 零基础30天学会Java
2.https://blog.youkuaiyun.com/huyuyang6688/article/details/42566043