java类型转换(强制类型转换)底层转换原理，此篇带你理解清楚

介绍

Java 中的类型强制转换（Type Casting）可以分为基本类型（primitive types）的强制转换和引用类型（reference types）的强制转换。它们在底层的原理和实现有所不同。以下是对这两种类型强制转换的详细解释

基本类型的强制转换

基本类型的强制转换涉及数值类型（如 int, float, double）之间的转换。基本类型的转换分为两类：自动类型转换（Widening Casting）和强制类型转换（Narrowing Casting）
自动类型转换（Widening Casting）
自动类型转换是将一个较小范围的基本类型转换为较大范围的基本类型。这种转换是自动进行的，不需要显式的强制转换操作符

int i = 100;
long l = i; // 自动类型转换
double d = l; // 自动类型转换

底层原理：
在自动类型转换中，Java 编译器会在编译时检查转换是否合法，并在运行时进行必要的数值扩展。例如，将 int 转换为 long 时，Java 会将 int 值扩展为 long 值
强制类型转换（Narrowing Casting）
强制类型转换是将一个较大范围的基本类型转换为较小范围的基本类型。这种转换需要显式地使用强制转换操作符

double d = 100.04;
long l = (long) d; // 强制类型转换
int i = (int) l; // 强制类型转换

底层原理：
在强制类型转换中，Java 编译器同样会在编译时检查转换是否合法。在运行时，Java 会进行数值截断或舍入。例如，将 double 转换为 int 时，小数部分会被截断

引用类型的强制转换

引用类型的强制转换涉及类和接口之间的转换。主要分为向上转型（Upcasting）和向下转型（Downcasting）
向上转型（Upcasting）
向上转型是将一个子类引用赋给父类引用。这种转换是自动进行的，不需要显式的强制转换操作符

class Animal {}
class Dog extends Animal {}Animal animal = new Dog(); // 向上转型

底层原理：
向上转型是在编译时进行类型检查，确保子类可以赋值给父类引用。在运行时，子类对象仍然是其实际类型（即 Dog），但只能通过父类引用访问父类中的成员。
向下转型（Downcasting）
向下转型是将一个父类引用赋给子类引用。这种转换需要显式地使用强制转换操作符

Animal animal = new Dog();
Dog dog = (Dog) animal; // 向下转型

底层原理：
向下转型需要在运行时进行类型检查（即 instanceof 检查）以确保转换的安全性。如果类型不匹配，会抛出 ClassCastException。在向下转型时，Java 虚拟机（JVM）会检查实际对象的类型是否与强制转换的目标类型兼容

实现细节

基本类型转换
Widening Casting：例如，将 int 转换为 long，JVM 会将 32 位整数值扩展为 64 位长整数值。
Narrowing Casting：例如，将 double 转换为 int，JVM 会丢弃小数部分，并将 64 位浮点数转换为 32 位整数
引用类型转换
Upcasting：在编译时，JVM 只需要检查子类是否可以赋值给父类引用。
Downcasting：在运行时，JVM 会通过内存中的对象头部信息和实际类型检查（通过 instanceof 或 checkcast 字节码指令）来确保安全性。如果对象的实际类型与目标类型不匹配，JVM 会抛出 ClassCastException

示例代码解析

以下是一个包含基本类型和引用类型强制转换的示例

public class TypeCastingExample {public static void main(String[] args) {// 基本类型强制转换double d = 100.04;long l = (long) d; // 强制类型转换int i = (int) l; // 强制类型转换System.out.println("Double value: " + d);System.out.println("Long value: " + l);System.out.println("Int value: " + i);// 引用类型强制转换Animal animal = new Dog(); // 向上转型Dog dog = (Dog) animal; // 向下转型System.out.println("Animal is Dog: " + (animal instanceof Dog));System.out.println("Dog instance: " + dog);}
}class Animal {// Animal class implementation
}class Dog extends Animal {// Dog class implementation
}