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JDK源码解析之 Java.lang.Object

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栗筝i
发布2022-12-01 19:49:05
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发布2022-12-01 19:49:05
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Object类是Java中其他所有类的祖先,没有Object类Java面向对象无从谈起。作为其他所有类的基类,Object具有哪些属性和行为,是Java语言设计背后的思维体现。

Object类位于java.lang包中,java.lang包包含着Java最基础和核心的类,在编译时会自动导入。Object类没有定义属性,一共有13个方法:

1、类构造器public Object();

大部分情况下,Java中通过形如 new A(args…)形式创建一个属于该类型的对象。其中A即是类名,A(args…)即此类定义中相对应的构造函数。通过此种形式创建的对象都是通过类中的构造函数完成。为体现此特性,Java中规定:在类定义过程中,对于未定义构造函数的类,默认会有一个无参数的构造函数,作为所有类的基类,Object类自然要反映出此特性,在源码中,未给出Object类构造函数定义,但实际上,此构造函数是存在的。

当然,并不是所有的类都是通过此种方式去构建,也自然的,并不是所有的类构造函数都是public。

2、private static native void registerNatives();

registerNatives函数前面有native关键字修饰,Java中,用native关键字修饰的函数表明该方法的实现并不是在Java中去完成,而是由C/C++去完成,并被编译成了.dll,由Java去调用。方法的具体实现体在dll文件中,对于不同平台,其具体实现应该有所不同。用native修饰,即表示操作系统,需要提供此方法,Java本身需要使用。具体到registerNatives()方法本身,其主要作用是将C/C++中的方法映射到Java中的native方法,实现方法命名的解耦。

既然如此,可能有人会问,registerNatives()修饰符为private,且并没有执行,作用何以达到?其实,在Java源码中,此方法的声明后有紧接着一段静态代码块:

代码语言:javascript
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1 private static native void registerNatives();
2 static {
3     registerNatives();
4 }
3、protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

clone()方法又是一个被声明为native的方法,因此,我们知道了clone()方法并不是Java的原生方法,具体的实现是有C/C++完成的。clone英文翻译为"克隆",其目的是创建并返回此对象的一个副本,而克隆出来的副本与原来的对象没有任何关系的。Java术语表述为:clone函数返回的是一个引用,指向的是新的clone出来的对象,此对象与原对象分别占用不同的堆空间。

4、public final native Class<?> getClass();

getClass()也是一个native方法,返回的是此Object对象的类对象/运行时类对象Class<?>。效果与Object.class相同。

首先解释下"类对象"的概念:在Java中,类是是对具有一组相同特征或行为的实例的抽象并进行描述,对象则是此类所描述的特征或行为的具体实例。作为概念层次的类,其本身也具有某些共同的特性,如都具有类名称、由类加载器去加载,都具有包,具有父类,属性和方法等。于是,Java中有专门定义了一个类,Class,去描述其他类所具有的这些特性,因此,从此角度去看,类本身也都是属于Class类的对象。为与经常意义上的对象相区分,在此称之为"类对象"。

5、public boolean equals(Object obj);

Object类中关于equals()方法的定义:

代码语言:javascript
复制
1 public boolean equals(Object obj) {
2     return (this == obj);
3 }

由此可见,Object原生的equals()方法内部调用的正是==,与==具有相同的含义。既然如此,为什么还要定义此equals()方法?

equlas()方法的正确理解应该是:判断两个对象是否相等。那么判断对象相等的标尺又是什么?

如上,在object类中,此标尺即为==。当然,这个标尺不是固定的,其他类中可以按照实际的需要对此标尺含义进行重定义。如String类中则是依据字符串内容是否相等来重定义了此标尺含义。如此可以增加类的功能型和实际编码的灵活性。当然了,如果自定义的类没有重写equals()方法来重新定义此标尺,那么默认的将是其父类的equals(),直到object基类。

6、public native int hashCode();

hashCode()方法返回一个整形数值,表示该对象的哈希码值。

hashCode()具有如下约定:

1).在Java应用程序程序执行期间,对于同一对象多次调用hashCode()方法时,其返回的哈希码是相同的,前提是将对象进行equals比较时所用的标尺信息未做修改。在Java应用程序的一次执行到另外一次执行,同一对象的hashCode()返回的哈希码无须保持一致;

2).如果两个对象相等(依据:调用equals()方法),那么这两个对象调用hashCode()返回的哈希码也必须相等;

3).反之,两个对象调用hasCode()返回的哈希码相等,这两个对象不一定相等。

即严格的数学逻辑表示为: 两个对象相等 <=> equals()相等 => hashCode()相等。因此,重写equlas()方法必须重写hashCode()方法,以保证此逻辑严格成立,同时可以推理出:hasCode()不相等 => equals()不相等 <=> 两个对象不相等。

可能有人在此产生疑问:既然比较两个对象是否相等的唯一条件(也是冲要条件)是equals,那么为什么还要弄出一个hashCode(),并且进行如此约定,弄得这么麻烦?

其实,这主要体现在hashCode()方法的作用上,其主要用于增强哈希表的性能。

以集合类中,以Set为例,当新加一个对象时,需要判断现有集合中是否已经存在与此对象相等的对象,如果没有hashCode()方法,需要将Set进行一次遍历,并逐一用equals()方法判断两个对象是否相等,此种算法时间复杂度为o(n)。通过借助于hasCode方法,先计算出即将新加入对象的哈希码,然后根据哈希算法计算出此对象的位置,直接判断此位置上是否已有对象即可。(注:Set的底层用的是Map的原理实现)

在此需要纠正一个理解上的误区:对象的hashCode()返回的不是对象所在的物理内存地址。甚至也不一定是对象的逻辑地址,hashCode()相同的两个对象,不一定相等,换言之,不相等的两个对象,hashCode()返回的哈希码可能相同。

7、public String toString();

toString()方法返回该对象的字符串表示。先看一下Object中的具体方法体:

代码语言:javascript
复制
1 public String toString() {
2    return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
3 }

toString()方法我们会经常用到,即使没有显式调用,但当我们使用System.out.println(obj)时,其内部也是通过toString()来实现的

toString()是由对象的类型和其哈希码唯一确定,同一类型但不相等的两个对象分别调用toString()方法返回的结果可能相同。

8/9/10/11/12、wait(…) / notify() / notifyAll()

wait()、notify/notifyAll() 方法是Object的本地final方法,无法被重写。这几个方法主要用于java多线程之间的协作.

wait():调用此方法所在的当前线程等待,直到在其他线程上调用此方法的主调(某一对象)的notify()/notifyAll()方法。

notify/notifyAll() 的执行只是唤醒沉睡的线程,而不会立即释放锁,锁的释放要看代码块的具体执行情况。

wait(long timeout)/wait(long timeout, int nanos):调用此方法所在的当前线程等待,直到在其他线程上调用此方法的主调(某一对象)的notisfy()/notisfyAll()方法,或超过指定的超时时间量。

notify()/notifyAll():唤醒在此对象监视器上等待的单个线程/所有线程。

wait(…) / notify() | notifyAll()一般情况下都是配套使用。

13、protected void finalize();

finalize方法主要与Java垃圾回收机制有关。首先我们看一下finalized方法在Object中的具体定义:

代码语言:javascript
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1 protected void finalize() throws Throwable { }

我们发现Object类中finalize方法被定义成一个空方法,为什么要如此定义呢?finalize方法的调用时机是怎么样的呢?

首先,Object中定义finalize方法表明Java中每一个对象都将具有finalize这种行为,其具体调用时机在:JVM准备对此对形象所占用的内存空间进行垃圾回收前,将被调用。由此可以看出,此方法并不是由我们主动去调用的(虽然可以主动去调用,此时与其他自定义方法无异)。

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原始发表:2020-08-18,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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  • 1、类构造器public Object();
  • 2、private static native void registerNatives();
  • 3、protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
  • 4、public final native Class<?> getClass();
  • 5、public boolean equals(Object obj);
  • 6、public native int hashCode();
  • 7、public String toString();
  • 8/9/10/11/12、wait(…) / notify() / notifyAll()
  • 13、protected void finalize();
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