Java Object類方法解析

2020 年 9 月 18 日
筆記
Java基礎

Java Object類方法解析

在Java中Object是所有類的父類，任何類都默認繼承Object,其提供的方法主要有以下幾種:

registerNatives()
hashCode和equale函數用來判斷對象是否相同,
wait(),wait(long),wait(long,int),notify(),notifyAll()
toString()和getClass
clone()
finalize()用於在垃圾回收

下面介紹下各個方法：

registerNatives()

registerNatives函數前面有native關鍵字修飾，Java中，用native關鍵字修飾的函數表明該方法的實現並不是在Java中去完成，而是由C/C++ 去完成，並被編譯成了.dll，由Java去調用。方法的具體實現體在dll文件中，對於不同平台，其具體實現應該有所不同。用native修飾，即表示作業系統，需要提供此方法，Java本身需要使用。具體到registerNatives()方法本身，其主要作用是將C/C++中的方法映射到Java中的native方法，實現方法命名的解耦。
在Java源碼中，此方法在靜態程式碼塊中被調用：

 private static native void registerNatives ();
  static {
     registerNatives();
 }

equales

equales經常跟「= =」做比較，兩者區別是：
「= =」表示的是變數值完全相同（對於基礎類型，地址中存儲的是值，引用類型則存儲指向實際對象的地址，所以基本數據類型：「= =」比較的是他們的值。引用類型(類、介面、數組) ：用「= =」進行比較的時候，比較的是他們在記憶體中的存放地址，除非是同一個new出來的對象，他們的比較後的結果為true，否則比較後結果為false。）
我們知道對象在JVM中是存放放在Java堆中的，Java虛擬機棧中存放的是對象的引用（地址）。由此可見「= =」是對Java虛擬機棧中的值進行比較的。如果要比較Java堆中對象的內容是否相同，那麼就需要使用equals方法了。
equals表示的是對象的內容完全相同，此處的內容多指對象的特徵/屬性。 Object類中關於equals()方法的定義如下：

    public boolean equals(Object var1) {
        return this == var1;
    }

Object原生的equals()方法內部調用的正是= =，與= =具有相同的含義。既然如此，為什麼還要定義此equals()方法？
equlas()方法的正確理解應該是：判斷兩個對象是否相等。那麼判斷對象相等的標尺又是什麼？
如上，在object類中，此標尺即為==。當然，這個標尺不是固定的，其他類中可以按照實際的需要對此標尺含義進行重定義。如String類中則是依據字元串內容是否相等來重定義了此標尺含義。如此可以增加類的功能性和實際編碼的靈活性。當然了，如果自定義的類沒有重寫equals()方法來重新定義此標尺，那麼默認的將是其父類的equals()，直到object基類。
String 類的equals方法：

    public boolean equals(Object var1) {
        if (this == var1) {
            return true;
        } else {
            if (var1 instanceof String) {
                String var2 = (String)var1;
                int var3 = this.value.length;
                if (var3 == var2.value.length) {
                    char[] var4 = this.value;
                    char[] var5 = var2.value;

                    for(int var6 = 0; var3-- != 0; ++var6) {
                        if (var4[var6] != var5[var6]) {
                            return false;
                        }
                    }

                    return true;
                }
            }

            return false;
        }
    }

String中equals方法判斷相等的步驟是：
1）.若A==B 即是同一個String對象返回true
2）.若對比對象是String類型則繼續，否則返回false
3）.判斷A、B長度是否一樣，不一樣的話返回false
4）.逐個字元比較，若有不相等字元，返回false
註：Java中約定重寫equals()方法必須重寫hasCode()方法。

最後總結下：

==比較的是「值」（引用數據類型是比較其記憶體地址值，基本數據類型是比較變數值）

equals比較的是對象的內容，對內容比較的標尺可以由子類自己定義。

hashCode

hashCode()方法返回一個整形數值，表示該對象的哈希碼值。
hashCode()具有如下約定：
1).在Java應用程式程式執行期間，對於同一對象多次調用hashCode()方法時，其返回的哈希碼是相同的，前提是將對象進行equals比較時所用的標尺資訊未做修改。在Java應用程式的一次執行到另外一次執行，同一對象的hashCode()返回的哈希碼無須保持一致；
2).如果兩個對象相等（依據：調用equals()方法），那麼這兩個對象調用hashCode()返回的哈希碼也必須相等；
3).反之，兩個對象調用hasCode()返回的哈希碼相等，這兩個對象不一定相等。
即嚴格的數學邏輯表示為：兩個對象相等 <=> equals()相等 => hashCode()相等。因此，重寫equlas()方法必須重寫hashCode()方法，以保證此邏輯嚴格成立，同時可以推理出：hasCode()不相等 => equals（）不相等 <=> 兩個對象不相等。
可能有人在此產生疑問：既然比較兩個對象是否相等的唯一條件（也是充要條件）是equals，那麼為什麼還要弄出一個hashCode()，並且進行如此約定，弄得這麼麻煩？
其實，這主要體現在hashCode()方法的作用上，其主要用於增強哈希表的性能。
以集合類中的Set為例，當新加一個對象時，需要判斷現有集合中是否已經存在與此對象相等的對象，如果沒有hashCode()方法，需要將Set進行一次遍歷，並逐一用equals()方法判斷兩個對象是否相等，此種演算法時間複雜度為o(n)。通過藉助於hasCode方法，先計算出即將新加入對象的哈希碼，然後根據哈希演算法計算出此對象的位置，直接判斷此位置上是否已有對象即可。（註：Set的底層用的是Map的原理實現）
在此需要糾正一個理解上的誤區：對象的hashCode()返回的不一定是對象所在的物理記憶體地址。甚至也不一定是對象的邏輯地址，hashCode()相同的兩個對象，不一定相等，換言之，不相等的兩個對象，hashCode()返回的哈希碼可能相同。
小結：
1）.如果兩個對象equals，Java運行時環境會認為他們的hashcode一定相等。
2).如果兩個對象不equals，他們的hashcode有可能相等。
3).如果兩個對象hashcode相等，他們不一定equals。
4).如果兩個對象hashcode不相等，他們一定不equals。
為了比較兩個對象時更高效，判斷兩個對象是否相等可以採用以下規則：
第一步，如果hashCode()相等，則查看第二步，否則不相等;
第二步，查看equals()是否相等，如果相等，則兩obj相等，否則還是不相等。

wait(),wait(long),wait(long,int),notify(),notifyAll()

一說到wait(…) / notify() /notifyAll()這幾個方法，首先想到的是執行緒。確實，這幾個方法主要用於java執行緒之間的通訊協作。先具體看下這幾個方法的主要含義：
1、wait(…)方法調用後當前執行緒將立即阻塞，且釋放其所持有的同步程式碼塊中的鎖，直到被喚醒或超時或打斷後且重新獲取到鎖後才能繼續執行；
2、notify()/notifyAll()方法調用後，其所在執行緒不會立即釋放所持有的鎖，直到其所在同步程式碼塊中的程式碼執行完畢，此時釋放鎖，因此，如果其同步程式碼塊後還有程式碼，其執行則依賴於JVM的執行緒調度。

註：wait(…) / notify() / notifyAll()一般情況下都是配套使用。且wait(…)/notify()|notifyAll()方法只能在同步程式碼塊中才能使用。

為什麼Object這個基類會提供這類方法？因為定義在Object中就可以實現將任何對象視為執行緒同步中的監聽器。

對於wait和notify方法我們在Java執行緒部分還會再次分析。

toString()

toString()方法返回該對象的字元串表示。先看一下Object中的具體方法體：

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

toString()方法相信大家都經常用到，即使沒有顯式調用，但當我們使用System.out.println(obj)時，其內部也是通過toString()來實現的。

Object類的toString()方法返回的是對象的類型和其哈希碼，子類可以重寫該方法以列印自己想要列印的內容。

getClass

getClass()是一個native方法，返回的是此Object對象的類對象/運行時類對象Class<?>。
首先解釋下」類對象」的概念：在Java中，類是是對具有一組相同特徵或行為的實例的抽象描述，對象則是此類所描述的特徵或行為的具體實例。作為概念層次的類，其本身也具有某些共同的特性，如都具有類名稱、由類載入器去載入，都具有包，具有父類，屬性和方法等。於是，Java中有專門定義了一個類，Class類，去描述其他類所具有的這些特性，從此角度去看，類本身是屬於Class類的對象，我們稱之為」類對象」。

clone()

clone()方法同樣是native方法，因此，我們知道了clone()方法並不是Java的原生方法，具體的實現是有C/C++完成的。clone英文翻譯為」克隆」，其目的是創建並返回此對象的一個副本。Java術語表述為：clone函數返回的是一個引用，該引用指向的是新的clone出來的對象，此對象與原對象分別佔用不同的堆空間。
同時Java中的語法規定：
clone()的正確調用是需要實現Cloneable介面，如果沒有實現Cloneable介面，並且子類直接調用Object類的clone()方法，會拋出CloneNotSupportedException異常。
Cloneable介面僅是一個表示介面，介面本身不包含任何方法，用來指示Object.clone()可以合法的被子類引用所調用。

finalize()

finalize方法主要與Java垃圾回收機制有關。首先我們看一下finalized方法在Object中的具體定義：

    protected void finalize() throws Throwable {
    }

我們發現Object類中finalize方法被定義成一個空方法，為什麼要如此定義呢？finalize方法的調用時機是怎麼樣的呢？
首先，Object中定義finalize方法表明Java中每一個對象都將具有finalize這種行為，其具體調用時機在：JVM準備對此對象所佔用的記憶體空間進行垃圾回收前，將會調用其finalize。由此可以看出，此方法並不是由我們主動去調用的。

Tags: Java基礎