day3_2：一篇讲明白《类型转换》！！

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读前扫盲：

编译类型：在编译阶段提供静态检查、自动补全和优化，确保代码在类型上是安全的。
运行类型：在程序执行时体现对象的实际类型，支持多态、动态行为和灵活扩展。
二者分离：有助于在编译时捕获大部分错误，并在运行时实现灵活的面向对象机制。如果统一两者虽然看似简单，但会失去编译时的安全性检查和优化机会，同时也会限制面向对象设计中多态和动态行为的实现。

在 Java 中，“类型转换”指的是将一个值或对象从一种类型“转换”为另一种类型。类型转换分为两大类：
基本类型转换（primitive type conversion）和引用类型转换（reference type conversion）。
另外，对于一些对象，Java 提供了专门的“转换方法”，而不仅仅依赖于类型转换符（cast operator）。下面将全面讲解这些概念，并说明它们的区别和使用场景。

正文开始

1. 基本类型转换

基本类型（如 int、double、char 等）的转换分为隐式转换和显式转换：

1.1 隐式转换（Widening Conversion）

当将一个较小范围的类型赋值给一个较大范围的类型时，Java 会自动进行隐式转换。例如：

int i = 100;
long l = i;       // int -> long：自动进行转换
double d = i;     // int -> double：自动进行转换

想象将小水杯里的水倒入大水杯中是安全的，如果将大水杯里的水倒进小水杯则会发生溢出，进行类比。便于理解。
这种转换是安全的，不会丢失数据，因此编译器自动处理。

1.2 显式转换（Narrowing Conversion）

当需要将一个较大范围的类型转换为较小范围的类型时，可能会丢失信息，因此必须显式转换，也称为“强制类型转换”。例如：

double d = 123.45;
int i = (int) d;  // double -> int：需要显式转换，结果为 123（小数部分丢失）

这种转换可能有风险，所以需要加上类型转换符 (int)。

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2. 引用类型转换

引用类型转换主要用于类和接口之间的转换。这里的转换涉及对象的类型，而不是数值的大小。分为两种情况：

2.1 向上转型（Upcasting）

将子类对象赋值给父类引用时称为向上转型。向上转型是安全的，不需要显式转换。例如：

class Animal { }
class Dog extends Animal { }

Dog dog = new Dog();
Animal animal = dog;  // 向上转型：Dog 是 Animal 的一种

2.2 向下转型（Downcasting）

将父类引用转换为子类引用时，必须使用显式转换，因为不是所有的父类对象都一定是子类的实例。如果转换不正确，运行时会抛出 ClassCastException。例如：

Animal animal = new Dog();   // 实际上指向一个 Dog 对象
Dog dog = (Dog) animal;        // 向下转型：编译器允许，但运行时必须确保 animal 真的是 Dog

// 错误示例：
Animal anotherAnimal = new Animal();
Dog anotherDog = (Dog) anotherAnimal; // 运行时会抛出 ClassCastException，因为 anotherAnimal 不是 Dog 的实例

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3. 类型转换符（Cast Operator） vs. 转换方法

3.1 类型转换符

类型转换符用于将一个值或对象强制转换为另一种类型，其语法形式是将目标类型写在括号内。例如：

• 基本类型的显式转换：

  double d = 45.67;
  int i = (int) d;  // 结果为 45
  

• 引用类型的转换（只在类层次中存在“is-a”关系时有效）：

  Object obj = "Hello";
  String s = (String) obj;  // 正确：obj 实际上是一个 String 对象
  

类型转换符不会改变数据的实际内容，只是告诉编译器用另一种类型去解释同一块数据。如果类型不兼容（例如将 Integer 强制转换为 String），就会导致运行时异常：

Object obj = 123;        // 实际是 Integer 类型
String s = (String) obj;   // 试图将 Integer 强制转换为 String，会抛出 ClassCastException

3.2 转换方法

对于某些转换（尤其是从一种对象类型转换为另一种对象类型，但它们之间没有直接的继承关系），需要调用专门的方法来进行转换，而不是依赖类型转换符。例如，“把整数转换成字符串”常常使用如下方法：

• 使用 String.valueOf()：

  int num = 123;
  String str = String.valueOf(num);  // 将整数转换为字符串 "123"
  

• 使用 Integer.toString()：

  int num = 123;
  String str = Integer.toString(num);
  

这些方法创建了新的字符串对象，并且内部实现了数值到字符的转换逻辑。它们并不依赖于简单的类型转换符，因为两者在类型层次中没有继承关系。也就是说，int（或 Integer）和 String 之间不存在“is-a”关系，所以不能通过 (String) someInt 进行转换。

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举例： 为什么不能直接用类型转换符把整数转换为字符串？

• 类型转换符的作用：
  类型转换符 (Type) 用于告诉编译器“请把这个值当作指定类型处理”，前提是该值在内存中已经是该类型或是其子类型。例如，(String) obj 要求 obj 实际上是 String 类型或者其子类的实例。

• 整数与字符串的关系：
  在 Java 中，Integer（包装类）和 String 是两个完全不相关的类，它们之间没有继承关系。也就是说，一个 Integer 对象并不是一种 String 对象。
  使用 (String) 这样的类型转换符只是重新解释对象的引用，如果对象的实际类型不是目标类型，就会发生错误：

  Object obj = 123; // 这是一个 Integer 对象
  String str = (String) obj; // 错误：Integer 不能转换为 String
  

• 转换方法的作用：
  转换方法（例如 String.valueOf() 或 Integer.toString()）则是专门设计用来构造一个新的对象，它会读取整数的值并生成相应的字符串。这是一种实际的数据转换，而不仅仅是重新解释引用类型。

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5. 小结

• 类型转换符（Cast Operator）：

  • 用于基本类型和引用类型之间的转换，但前提是两者之间存在继承关系或是兼容的数值转换。
  • 它只是改变编译器对同一块数据的解释方式，不会创建新的对象，也不会改变数据本身。

• 转换方法：

  • 用于那些没有继承关系或需要进行实际数据格式转换的情况。
  • 例如，将 int 转换为 String 时，必须使用 String.valueOf() 或 Integer.toString()，因为整数和字符串是两种完全不同的类型，不能简单地通过类型转换符进行转换。
  • ps：
    Integer.toString(num)：这是专门针对整数转换为字符串的方法！
    String.valueOf(num)：这是一个更通用的转换方法，它不仅支持 int，还支持其他基本数据类型和对象（例如 double、boolean、Object 等）。当传入 int 时，其效果与 Integer.toString(num) 完全相同。

可以关注我，后续持续更新中……