Java向上转型及内存分析

学习设计模式的时候，发现不少模式都用到了向上转型（eg. 工厂方法）。而我对向上转型（upcasting）的机制并不十分熟悉。这篇文章将深刻分析向上转型的机制、内存分析。

概念

先从几个基本概念开始：

1. Java中的引用类型（reference type）

Java中的数据类型分为两类：基本数据类型（int, double）和引用类型（String）。引用类型对象中保存着一个地址（称为“引用”），引用指向实际对象（称为“实例”），实际对象中保存着值。

关于Java数据类型在内存中的分析详解，请参考知友Intopass的解答：

Java 究竟是值传递仍是引用传递？ - Intopass的回答 - 知乎
https://www.zhihu.com/questio...

2. 内存分配

Heap中的对象会继续指向内存中的数据段（data segment）。数据保存对象的实际值

3. 向上转型

定义：将父类的引用指向子类的实例 or 将子类对象赋值给父类引用

Dog dog = new Dog();
Animal anim = (Animal) dog; //实际对象类型没变，仅引用类型改变了
anim.eat();

因为实际对象类型没变，因此，anim调用的eat方法还是Dog类中重写的eat方法，而不是父类Animal类中的eat方法。

用途

咱们为何要使用向上转型？

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

通常说来，向上转型不是必须的。但有时候，当咱们的代码只须要与父类打交道时，能够使用向上转型，来使咱们的代码不依赖具体子类，好比：

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

如下代码，teach方法能够接受Animal类的任意子类:

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

内存分析

咱们来分析如下转型代码在内存中的表示：

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