Java继承与Lombok：如何安全访问通过父类引用持有的子类属性-java教程-PHP中文网

Java继承与Lombok：如何安全访问通过父类引用持有的子类属性

心靈之曲

发布： 2025-11-14 15:45:37

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java继承与lombok：如何安全访问通过父类引用持有的子类属性

本文详细阐述了在使用Lombok的`@SuperBuilder`和`@Data`注解构建继承体系时，如何解决通过父类引用访问子类特有属性的问题。核心解决方案是利用Java的类型强制转换机制，确保在运行时安全地将父类引用转换为具体的子类类型，从而实现对子类方法和属性的正确调用。文章通过具体代码示例，指导读者理解并应用这一技术，同时强调了类型转换的注意事项，以避免潜在的运行时错误。

问题场景分析

在面向对象编程中，我们经常会遇到使用父类引用来持有子类对象的情况，这体现了多态性。结合Lombok的@Data和@SuperBuilder注解，可以极大地简化POJO类的创建和维护。然而，当我们需要访问子类特有的属性或方法时，这种父类引用就可能带来挑战。

考虑以下Java类结构，其中City包含一个Station对象，而PoliceStation是Station的子类：

import lombok.Data;
import lombok.EqualsAndHashCode;
import lombok.experimental.SuperBuilder;

// 城市类
@Data
@SuperBuilder
public class City {
    private String cityName;
    private Station station; // 持有Station类型的引用
}

// 抽象站点类
@Data
@SuperBuilder
public abstract class Station {
    private String stationName;
}

// 警察局类，继承自Station
@EqualsAndHashCode(callSuper = true)
@Data
@SuperBuilder
public class PoliceStation extends Station {
    private String policeStationName; // PoliceStation特有的属性
}

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在实际应用中，我们可能会这样构建对象：

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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        City city = getCity();

        // 尝试直接访问policeStationName，编译错误
        // city.getStation().setPoliceStationName("SFPD"); 
    }

    public static City getCity() {
        return City
            .builder()
            .station(getPoliceStation()) // 实际传入的是PoliceStation实例
            .cityName("CityName")
            .build();
    }

    public static PoliceStation getPoliceStation() {
        return PoliceStation
            .builder()
            .policeStationName("NYPD")
            .stationName("NYPD Police Station") // 也可设置父类属性
            .build();
    }
}

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在上述Main类的main方法中，city.getStation()返回的类型是Station。由于Station类本身并没有setPoliceStationName()这个方法（它是PoliceStation特有的），编译器会报错，提示找不到对应的方法。这正是多态性带来的一个常见问题：虽然运行时station引用指向的是一个PoliceStation对象，但编译时其类型仍被视为Station，因此只能调用Station类及其父类中定义的方法。

解决方案：类型强制转换

要解决这个问题，我们需要明确告诉编译器，我们知道city.getStation()在运行时实际上是一个PoliceStation的实例。这可以通过Java的类型强制转换（Type Casting）来实现。

类型强制转换允许我们将一个父类引用转换为其子类类型（前提是该引用实际指向一个子类对象）。一旦转换成功，我们就可以访问该子类特有的属性和方法。

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代码示例与详解

将Main类中的访问逻辑修改如下：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        City city = getCity();

        // 方案一：直接强制转换并调用
        ((PoliceStation) city.getStation()).setPoliceStationName("SFPD");
        System.out.println("方案一：直接转换并设置后，警察局名称：" + ((PoliceStation) city.getStation()).getPoliceStationName());

        // 方案二：先转换赋给子类引用，再调用
        Station station = city.getStation();
        if (station instanceof PoliceStation) { // 推荐：先进行类型检查
            PoliceStation policeStation = (PoliceStation) station;
            policeStation.setPoliceStationName("LSPD");
            System.out.println("方案二：安全转换并设置后，警察局名称：" + policeStation.getPoliceStationName());
        } else {
            System.out.println("City的站点不是PoliceStation类型。");
        }
    }

    public static City getCity() {
        return City
            .builder()
            .station(getPoliceStation())
            .cityName("CityName")
            .build();
    }

    public static PoliceStation getPoliceStation() {
        return PoliceStation
            .builder()
            .policeStationName("NYPD")
            .stationName("NYPD Police Station")
            .build();
    }
}

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解释：

((PoliceStation) city.getStation()): 这行代码首先调用city.getStation()获取Station类型的引用，然后使用 (PoliceStation) 进行强制类型转换。这告诉编译器，我们将把这个Station引用当作一个PoliceStation来处理。
.setPoliceStationName("SFPD"): 转换成功后，就可以安全地调用PoliceStation类特有的setPoliceStationName()方法了。

注意事项

ClassCastException风险： 类型强制转换并非总是安全的。如果city.getStation()返回的实际对象不是PoliceStation类型（例如，它是一个普通的FireStation实例，或者就是Station的直接实例），那么在运行时尝试将其转换为PoliceStation将会抛出ClassCastException。

// 假设我们有一个FireStation类
// @Data @SuperBuilder @EqualsAndHashCode(callSuper = true)
// public class FireStation extends Station { private String fireStationName; }

// 如果getCity返回的是FireStation，则会抛出ClassCastException
// City cityWithFireStation = City.builder().station(new FireStation()).cityName("Test").build();
// ((PoliceStation) cityWithFireStation.getStation()).setPoliceStationName("Error"); // 运行时错误

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使用instanceof进行类型检查： 为了避免ClassCastException，在进行强制转换之前，强烈建议使用instanceof关键字进行类型检查。这可以确保只有在对象确实是目标子类类型时才进行转换。如上述代码中的方案二所示。
Lombok的作用： Lombok的@Data和@SuperBuilder注解极大地简化了getter、setter、equals、hashCode、toString以及构建器模式的代码生成。它们处理的是类的结构和样板代码，但并不会改变Java的类型系统和多态性规则。因此，无论是否使用Lombok，处理父类引用和子类特有属性的访问方式都是相同的，即通过类型强制转换。
设计考量： 在某些情况下，如果多个子类都有一个“名称”的概念，但属性名不同（如policeStationName和fireStationName），可能需要重新审视类设计。考虑在父类Station中定义一个通用的抽象方法，例如getSpecificName()或setSpecificName(String name)，让子类去实现，这样City类就不需要关心具体的子类类型，可以直接调用父类方法。但这取决于具体的业务需求和设计模式。对于本例，如果policeStationName确实是PoliceStation独有的、不适用于所有Station的特定属性，那么类型转换是合理的解决方案。

总结

当使用Lombok构建包含继承关系的Java类时，如果通过父类引用持有了子类对象，并且需要访问子类特有的属性或方法，核心解决方案是使用Java的类型强制转换。为了确保程序的健壮性，务必在转换前使用instanceof进行类型检查，以避免潜在的ClassCastException。理解Java的类型系统和多态性是有效利用Lombok和构建复杂对象模型的关键。

以上就是Java继承与Lombok：如何安全访问通过父类引用持有的子类属性的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！