為什麼從超類別到子類別的明確轉換會導致 Java 中的執行時間錯誤？

從超類別到子類別的明確轉換：一個隱藏的運行時陷阱

在Java 中，轉換允許將物件從一種類型轉換為另一種類型。然而，當從超類別轉換為子類別時，如下面的程式碼片段所示：

public class Animal {
    public void eat() {}
}

public class Dog extends Animal {
    public void eat() {}

    public void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        Dog dog = (Dog) animal;
    }
}

編譯器允許賦值而不會出現錯誤，儘管執行時間會因 ClassCastException 異常而失敗。為什麼會存在這種差異，我們如何避免這些陷阱？

要理解這個問題，重要的是要記住強制轉換是一種執行時間操作，而不是編譯操作。編譯器不會在編譯時驗證強制轉換的有效性。相反，它假設程式設計師有充分的理由執行強制轉換，並相信他們能夠確保其有效性。

但是，在執行時，JVM 會檢查超類別變數所引用的物件是否確實是子類別。如果不是，則會拋出 ClassCastException。在我們的範例中，“animal”變數引用“Animal”類別的實例，因此將其轉換為“Dog”會失敗，因為“Dog”不是“Animal”。

編譯器無法偵測到出現此錯誤是因為無法在編譯時保證超類別變數所引用的物件始終是子類別的實例。相反，它依賴程式設計師明智地使用強制轉換並相應地處理任何潛在的 ClassCastException 異常。

因此，雖然從超類到子類的強制轉換可能很方便，但必須記住其潛在的陷阱。在使用之前始終驗證強制轉換的有效性，通常使用 instanceof 檢查。這種主動方法有助於防止運行時異常並確保程式碼的穩健性。

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