Java基础类源码分析：Object

原创

冰寒火

修改于 2023-02-23 21:40:06

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修改于 2023-02-23 21:40:06

文章被收录于专栏：软件设计软件设计

1 大纲

java.lang.Object是所有类的父类，默认继承，而且java.lang包下的所有类都由编译器自动导入，不需要显示import，因为用的多，提前加载可以提高运行时速度。

2 equals方法

"=="与equals的区别要看equals是如何重写的，在Object中两者意义等同，都是判断引用地址是否相同。在String中equals比较的是内容。

//Object
public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

//String
public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    return (anObject instanceof String aString)
            && (!COMPACT_STRINGS || this.coder == aString.coder)
            && StringLatin1.equals(value, aString.value);
}
public static boolean equals(byte[] value, byte[] other) {
    if (value.length == other.length) {
        for (int i = 0; i < value.length; i++) {
            if (value[i] != other[i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
    return false;
}

equals方法含义按需要重写，但需要满足Java规范：

在Java规范中，对equals方法的使用必须遵循以下几个原则： 1）自反性。对于任何非空引用值x，x. equals（x）都应返回true。 2）对称性。对于任何非空引用值x和y，当且仅当y. equals（x）返回true时，x.equals（y）才应返回true。 3）传递性。对于任何非空引用值x、y和z，如果x. equals（y）返回true，并且y.equals（z）返回true，那么x. equals（z）应返回true。 4）一致性。对于任何非空引用值x和y，多次调用x. equals（y）始终返回true或始终返回false，前提是对象上equals比较中所用的信息没有被修改。对于任何非空引用值x，x. equals（null）都应返回false。对于任何非空引用值x，x. equals（null）都应返回false。

3 hashCode方法

hashCode是一个本地方法，用来加快equals比较，但两个不同对象的哈希值难免有冲突，hashCode和equals的关系如下：

如果equals返回true，则hashCode一定相等；如果equals返回false，则hashCode可能相等。也就是说如果hashCode不相等，那么equals一定不相等。注：Object中的hashCode方法返回的是对象的内存地址，有特殊要求可重写。

@IntrinsicCandidate
public native int hashCode();

hashCode主要用于Map、Set等容器中，当向容器添加元素时需要去一个个比较是否有相等的元素，直接调用equals效率太慢。可以先比较hashCode，如果hashCode不一样则equals必然返回false，如果hashCode一样再调用equals比较。

4 wait

4.1 wait原理

wait方法也是Object类本地方法，一般用于synchronize代码块中，作用是释放锁并阻塞线程，唤醒方法是notify/notifyAll。

它是由JVM的监视器机制实现，ObjectMonitor中包含有：

EntryList：保存阻塞线程，满足所有条件，只差CPU，一般被notify/notifyAll唤醒的线程会从WaitSet进入EntryList，线程具备了抢夺监视器的资源，状态从WAITING变为BLOCKED；
WaitSet：保存等待线程，线程还差某个条件没满足，等待被notify；
Owner：当前获取监视器的线程，EntryList中线程抢夺到监视器后，状态就会从BLOCKED变为RUNNABLE。

public final void wait() throws InterruptedException {
    wait(0L);
}

public final void wait(long timeoutMillis) throws InterruptedException {
    long comp = Blocker.begin();
    try {
        wait0(timeoutMillis);
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        if (thread.isVirtual())
            thread.getAndClearInterrupt();
        throw e;
    } finally {
        Blocker.end(comp);
    }
}

// final modifier so method not in vtable
private final native void wait0(long timeoutMillis) throws InterruptedException;

public final void wait(long timeoutMillis, int nanos) throws InterruptedException {
    if (timeoutMillis < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("timeoutMillis value is negative");
    }

    if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
        throw new IllegalArgumentException(
                            "nanosecond timeout value out of range");
    }

    if (nanos > 0 && timeoutMillis < Long.MAX_VALUE) {
        timeoutMillis++;
    }

    wait(timeoutMillis);
}

4.2 sleep原理

sleep方法是Thread类方法，调用了sleep0本地方法，作用是不释放锁但阻塞线程，本质上调用了操作系统的sleep系统调用。sleep将线程状态修改为阻塞态，由时钟中断唤醒线程，修改为就绪态后，重新被调度。

public static void sleep(long millis) throws InterruptedException {
    if (millis < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
    }

    if (currentThread() instanceof VirtualThread vthread) {
        long nanos = MILLISECONDS.toNanos(millis);
        vthread.sleepNanos(nanos);
        return;
    }

    if (ThreadSleepEvent.isTurnedOn()) {
        ThreadSleepEvent event = new ThreadSleepEvent();
        try {
            event.time = MILLISECONDS.toNanos(millis);
            event.begin();
            sleep0(millis);
        } finally {
            event.commit();
        }
    } else {
        sleep0(millis);
    }
}

private static native void sleep0(long millis) throws InterruptedException;

4.3 await原理

await方法是ConditionObject/ReentrantLock类的方法，作用是释放锁并阻塞线程，唤醒方法是signal/signalAll。await是Java层面实现的，条件队列相当于等待队列，AQS同步队列相当于阻塞队列，线程调用await就会进入条件队列，当被signal唤醒后就进入同步队列等待获取锁。

await具体细节请看Java多线程：条件变量

public final void await() throws InterruptedException {
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    ConditionNode node = new ConditionNode();
    int savedState = enableWait(node);//加入条件队列
    LockSupport.setCurrentBlocker(this); // for back-compatibility，将AQS对象设置到thread中
    boolean interrupted = false, cancelled = false, rejected = false;
    while (!canReacquire(node)) {//如果被唤醒进入同步队列后就可以跳出循环
        if (interrupted |= Thread.interrupted()) {
            if (cancelled = (node.getAndUnsetStatus(COND) & COND) != 0)
                break;              // else interrupted after signal
        } else if ((node.status & COND) != 0) {
            try {
                if (rejected)
                    node.block();
                else
                    ForkJoinPool.managedBlock(node);//阻塞线程，最终会调用LockSupport.park()
            } catch (RejectedExecutionException ex) {
                rejected = true;
            } catch (InterruptedException ie) {
                interrupted = true;
            }
        } else
            Thread.onSpinWait();    // awoke while enqueuing
    }
	//被唤醒
    LockSupport.setCurrentBlocker(null);
    node.clearStatus();//
	//lock.lock()方法：acquire(null, arg, false, false, false, 0L);
	//重新获取锁时已原来的savedState
    acquire(node, savedState, false, false, false, 0L);//重新获取锁，此时该节点已经进入了同步队列，有可能直接tryAcquire成功跳出循环，也可能需要两次循环修改node.status为WAITING、park。
    if (interrupted) {
        if (cancelled) {
            unlinkCancelledWaiters(node);
            throw new InterruptedException();
        }
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}

5 附录

public class Object {

    @IntrinsicCandidate
    public Object() {}

    @IntrinsicCandidate
    public final native Class<?> getClass();//返回类对象用于反射

    @IntrinsicCandidate
    public native int hashCode();

    public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }

    @IntrinsicCandidate
    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

    public String toString() {
        return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
    }

    @IntrinsicCandidate
    public final native void notify();

    @IntrinsicCandidate
    public final native void notifyAll();

    public final void wait() throws InterruptedException {
        wait(0L);
    }

    public final void wait(long timeoutMillis) throws InterruptedException {
        long comp = Blocker.begin();
        try {
            wait0(timeoutMillis);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread thread = Thread.currentThread();
            if (thread.isVirtual())
                thread.getAndClearInterrupt();
            throw e;
        } finally {
            Blocker.end(comp);
        }
    }

    // final modifier so method not in vtable
    private final native void wait0(long timeoutMillis) throws InterruptedException;

    public final void wait(long timeoutMillis, int nanos) throws InterruptedException {
        if (timeoutMillis < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("timeoutMillis value is negative");
        }

        if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
            throw new IllegalArgumentException(
                                "nanosecond timeout value out of range");
        }

        if (nanos > 0 && timeoutMillis < Long.MAX_VALUE) {
            timeoutMillis++;
        }

        wait(timeoutMillis);
    }
    @Deprecated(since="9", forRemoval=true)
    protected void finalize() throws Throwable { }
}

原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。

如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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