Преобразование типов при наследовании в Java

// 1. Базовый класс Animal
class Animal {
    protected String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void makeSound() {
        System.out.println("Какой-то звук животного");
    }

    public void eat() {
        System.out.println(name + " ест");
    }
}

// 2. Класс-наследник Dog
class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Гав-гав!");
    }

    // Специфичный метод для собак
    public void fetch() {
        System.out.println(name + " приносит мячик");
    }
}

// 3. Еще один класс-наследник Cat
class Cat extends Animal {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Мяу!");
    }

    // Специфичный метод для кошек
    public void purr() {
        System.out.println(name + " мурлычет");
    }
}

// 4. Демонстрация преобразования типов
class TypeCastingDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // Восходящее преобразование (upcasting) - происходит автоматически
        System.out.println("=== Восходящее преобразование ===");
        Dog dog = new Dog("Рекс");
        Animal animalDog = dog; // Автоматическое преобразование Dog в Animal

        // Теперь доступны только методы Animal
        animalDog.makeSound(); // Вызовется переопределенный метод Dog
        animalDog.eat();
        // animalDog.fetch(); // Ошибка компиляции - метод fetch() недоступен

        // Массив животных может содержать любых наследников
        System.out.println("\n=== Полиморфизм с массивом ===");
        Animal[] animals = new Animal[3];
        animals[0] = new Dog("Бобик");   // Автоматическое преобразование
        animals[1] = new Cat("Мурка");   // Автоматическое преобразование
        animals[2] = new Animal("Существо");

        // Перебор массива и вызов полиморфного метода
        for (Animal animal : animals) {
            animal.makeSound(); // Каждый объект издает свой звук
        }

        // Нисходящее преобразование (downcasting) - требует явного приведения
        System.out.println("\n=== Нисходящее преобразование ===");
        Animal someAnimal = new Dog("Шарик");

        // Проверка типа перед преобразованием
        if (someAnimal instanceof Dog) {
            Dog castedDog = (Dog) someAnimal;
            castedDog.fetch(); // Теперь можно вызвать специфичный метод Dog
        }

        // Пример небезопасного преобразования
        try {
            Animal catAnimal = new Cat("Васька");
            Dog wrongCast = (Dog) catAnimal; // Вызовет ClassCastException
        } catch (ClassCastException e) {
            System.out.println("Ошибка: нельзя преобразовать Cat в Dog");
        }
    }
}

Теперь давайте разберем, почему наследника всегда можно преобразовать к родителю:

1. Принцип подстановки Лисков (LSP):
2. Любой наследник является более специализированной версией родителя
3. Наследник обязан поддерживать весь контракт родительского класса

4. Наследник может добавлять новое поведение, но не может удалять или нарушать существующее

5. Гарантии наследования:

6. Наследник содержит все поля и методы родителя
7. Наследник может переопределять методы, но должен сохранять их сигнатуры

8. Любой код, работающий с родительским классом, будет корректно работать и с наследником

9. Технические причины:

10. При наследовании создается is-a отношение (Dog is an Animal)
11. Наследник имеет все те же области памяти, что и родитель

12. Компилятор может гарантировать наличие всех необходимых членов класса

13. Преимущества такого подхода:

14. Возможность писать код, работающий с любыми наследниками через ссылку на родителя
15. Реализация полиморфизма

16. Упрощение обработки коллекций разнородных объектов

17. Важные моменты при преобразовании типов:

18. Восходящее преобразование (upcasting) всегда безопасно и происходит автоматически
19. Нисходящее преобразование (downcasting) требует явного приведения типов и проверки instanceof
20. При неверном приведении типов возникает ClassCastException

Хотите, чтобы я подробнее раскрыл какой-то из этих аспектов или привел дополнительные примеры?

ссылка на задание с решением

[[Programming/java/1. osnovi/Тема 4. Наследование/Урок 4. Преобразование наследников к родителю/задание|задание]]