Java源码解析(1) —— Object

港控/mmm° 2022-09-25 12:24 176阅读 0赞

# Java基类Object #

java.lang.Object，Java所有类的父类，在你编写一个类的时候，若无指定父类（没有显式extends一个父类）编译器（一般编译器完成该步骤）会默认的添加Object为该类的父类（可以将该类反编译看其字节码，不过貌似Java7自带的反编译javap现在看不到了）。  
　　再说的详细点：假如类A，没有显式继承其他类，编译器会默认添加Object为其父类；若有，那么那个显式父类呢？要么是没有显式继承，那么Object是这个父类的父类，那肯定也是类A的父类，如果有，以此类推，所以，Object是Java所有类的祖先类（父类）。

## 声明 ##

1.本系列是JDK1.7(oracle)的源码分析，若和你查看到的源码有差异，请对比JDK版本。  
　　2.本系列是本人对Java源码的解析，但由于本人水平有限，势必不能做到完全解读，甚至只能说通过搜索阅读学习，做一些表面的解析，有不足之处，望指教，望谅解。

## Object源码 ##

public class Object { 
        //本地方法，C/C++在DLL中实现，通过JNI调用
        private static native void registerNatives();
        //类初始化调用此方法
        static {
            registerNatives();
        }
        //返回此Object的运行时类（每个类的Class类对象）
        public final native Class<?> getClass();
        //获得该对象的hash值
        public native int hashCode();
        //对比两对象的内存地址，如果不重写，equals方法比较的是对象地址
        public boolean equals(Object obj) {
            return (this == obj);
        }
        //本地clone方法，用于对象的赋值
        protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
        //返回对象的的字符串表示，默认是：类名+@+hash值
        public String toString() {
            return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
     //notify()/notifyAll()/wait()以及wait两个重载方法都是线程同步相关方法
        public final native void notify();
        public final native void notifyAll();
        public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
    public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException {
            if (timeout < 0) {
                throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
            }
    
            if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
                throw new IllegalArgumentException(
                                    "nanosecond timeout value out of range");
            }
    
            if (nanos >= 500000 || (nanos != 0 && timeout == 0)) {
                timeout++;
            }
    
            wait(timeout);
        }
        public final void wait() throws InterruptedException {
            wait(0);
        }
        //对象被回收时调用，不管如何，一个对象只调用一次
        protected void finalize() throws Throwable { }

### 概述 ###

因为Object是Java所有类的祖先类，所以Java所有类都有Object中的方法，在看这些方法的时候要联系这些方法不是针对Objec一个类，而是所有类。  
　　既然是所有类共有，设计的时候肯定想的是所有类的共性，比如：equals方法就是用来比较任意两个相同类型对象是否相等的，toString是用来将任意对象转换成String，方便打印查看。当然，以上方法的实现都是默认的，想要实现自己的逻辑需要在自己类中覆盖重写。  
　　以上的native方法，在Oracle的jdk是看不到的，但在OpenJDK或其他开源JDK是可以找到对应的C/C++代码的。

### 源码详解 ###

1.构造方法  
　　源码中并没有Object的构造方法，但是，同样的，编译器在编译期间会给Object（事实上，所有的Java类，只要类中没有构造方法，编译器都会默认的给一个空构造方法，若已有构造方法，则不会添加）一个默认的空的构造方法：

public Object(){}

2.registerNatives  
　　带有native修饰的都是本地方法，所谓的本地方法是不通过Java语言实现的方法，但可以通过JNI，像调用Java方法一样调用这些方法。详细的可以搜索查看JNI。  
　　这个方法的作用是对Object以下几个本地方法（hashCode/clone/notify等）进行注册（可以理解为，这个方法是告诉JVM这几个本地方法的实现映射），每一个有本地方法的都会有这个方法，但其内容不一样（因为注册的方法不一样嘛）。  
3.getClass  
　　每一个类在被加载的时候，都会生成一个Class类实例，而这个方法就可以在运行时期获得对象（这里的对象是堆里的那个对象，也就是获得的是动态类型的那个类）的Class对象，Class对象主要用于反射。

class A{ }
    class B extends A{ }
    class C extends B{ }
    A a = new C();//对象new C()的静态类型是A，动态类型是C
    B b = (B)a;//引用b指向的还是new C()，动态类型还是C
    C c = (C)b;
    System.out.println(a.getClass().getName());
    System.out.println(b.getClass().getName());
    System.out.println(c.getClass().getName());
    //打印结果均是：com.xxx.test.C
    //对象的动态类型是不会变的，即new后面那个类型（构造对象的那个类型），但是静态类
    //型是由指向它的引用决定的，事实上可以这样理解对象只有动态类型，引用类型才是静态类型
    //以上说的对象指的是堆里对象，而不是泛指Object o = new Object()中的o
    //不明白静态类型，动态类型的可以自行百度

4.hashCode  
　　获得该对象的hash值，Java虚拟机规范并没有规定这个方法的具体实现，只是规定了同一个对象两次调用（任何条件情形下）这个方法返回的int值要想等（但并没有规定两个不同对象hash值一定不相同），具体实现由各个JVM厂商自己实现，所以返回的值意义并不一定（这里特指Object的hashCode方法），有可能返回的是对象的内存地址，也有可能是某个特定计算公式计算出来的值。  
5.equals  
　　原则上或则说语义上，设计目的上，equals的作用意义，是用来比较两个对象是否相等，这里是我们通常理解的相等：即两个对象其内容是否相等，而不是程序上来看，两个对象是否是同一个对象，即比较其内存地址；如果想比较两个对象是否是同一个对象（这里是说两个引用是否指向同一个对象），直接用==比较即可（==比较的就是对象的内存地址）。但这里重要的是，对于Object来说，它并不能知道子类是如何判断他们的两个实例是如何equals的，所以，默认的equals实现，比较的是两对象内存地址，即，若子类不重写equals方法，其作用等同于==。

//如何重写equals方法实现判断内容相等？
    //关键点取决于你的逻辑，你想让两个对象在什么时候相等，你逻辑上就怎么写
    class A {
        public int a;
        public String b;
        public D d;
    
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            if (this == o) return true;//如果指向同一个对象，当然equals
            //如果o为null或两个对象类型都不相同，当然不equals
            if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
            //动态类型相同，强制转换
            A a1 = (A) o;
            /*下面是自己的逻辑，判断两个对象是否相同，逻辑1 Begin*/
            if (a != a1.a) return false;
            if (b != null ? !b.equals(a1.b) : a1.b != null) return false;
            return d != null ? d.equals(a1.d) : a1.d == null;
            //全部字段相同，则equals。如果对象越复杂，想要实现全部字段相同，也就越复杂
            /* 逻辑1 End */
            /* 逻辑2 begin*/
            //只要字段a相同，就认为两个对象equals
            if(a == a1.a) return true;
            /* 逻辑2 end*/
        }
        @Override
        public int hashCode() {
            int result = a;
            result = 31 * result + (b != null ? b.hashCode() : 0);
            result = 31 * result + (d != null ? d.hashCode() : 0);
            return result;
        }
    }
    class D{
        public int a;
    }

网上说的，重写equals方法，必重写hashCode，其实不然，若确定所有地方都没有用到类似Map的地方，就不必重写hashCode，因为Map的诸多方法是有用到hashCode方法判断两对象是否相等，而若你仅仅是自己用来判断两个对象是否equals，也就不必重写hashCode（当然，还要确定其他地方不会用到hashCode的地方，比如，以后用，别人用等，不过一般的，推荐重写hashCode方法，这样保证任何地方都不会因此出错）。  
　　若hash值不相等，则两个对象肯定不等（不equals）；  
　　若hash值相等，两个对象不一定相等（不一定equals）。  
　　equals相等，hash值肯定想等，也就是说，hash值相等时equals相等的必要条件。  
　　hashCode方法一般用来判断两个对象equals前置条件，用来排除，这样做的原因是，hashCode方法速度快，不相等的可快速否决掉，若hash相同，则再调用equals判断。  
6.clone  
　　克隆对象，克隆一个与原先对象所有字段值相等的对象，从而获得一个新的对象，需要注意的是：

1.  想要使用这个方法，对象类型必须实现Cloneable接口，否则会报错，原因是Object的clone方法有对对象类型验证，如没实现则报错抛异常；
2.  clone方法返回的是一个新的对象，这个对象的创建不是通过new（除非你像下面那样不通过Object的clone方法重写）指令，而是JVM通过其他指令创建的；
3.  clone有深度clone和浅clone，这主要是针对类中间具有引用类型而言划分的，详情可参看：Java clone深度解析。

class A{ }
    A a = new A();
    a.clone();//报错，即抛CloneNotSupportedException异常
    class A implements Cloneable{ }//这样才不会
    //但，若你重写clone方法，并且在这个方法中没有调用父clone（也就是Object）方法
    class A{ 
        @Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
            return new A();
        }
    }
    a.clone();//这个时候调用clone方法即使没有实现Cloneable方法也不会报错
    //说白了，你要理解为什么调用clone方法要实现Cloneable的原因，而不是仅仅是记住
    //当你理解了，你就能熟练掌握这些规则，而不是记住他们

7.toString  
　　toString这个方法算是Object比较常用的方法了，它的意义是提供将类的字段以String形式格式化输出这一功能，当然，同样的，Object不可能知道子类的字段信息，所以，默认toString输出的是：全路径类名+@+hash值。  
　　若你想要输出类的字段信息，需要重写toString方法，将该类字段信息以你自己的格式输出。  
8.notify/notifyAll/wait  
　　这三个方法适用于线程同步，这里只简单介绍其作用，详细请参考：notify/notifyAll/wait。  
　　notify：随机唤醒等待（wait）队列中一个对象，使其需要该对象的线程继续执行；  
　　notifyAll：唤醒队列中所有对象  
　　wait：该对象陷入等待状态，需要该对象的线程将不能再继续执行，直到该对象由其他线程调用notify/notifyAll方法唤醒。  
9.finalize  
　　在对象被GC（垃圾回收，详情可参考：[Java GC概述][Java GC]）之前被调用（JVM主动调用），你可以重写这个方法，然后在这个对象回收之前做某些动作，这个方法对于这个对象来说只能调用一次，为什么会这么说呢？对象都回收了，没了，难道不是当然只能调用一次？不是这样的，若你理解了Java GC原理便知道，若当你在finalize方法中，将这个对象重新赋予了强引用，GC这个对象将失败，这个对象将继续存活，而下次这个对象又成为可回收对象了，GC回收这个对象的时候，这个对象的finalize方法将不会再执行。  
　　另外，需要区分的是：  
　　finalize不是C/C++中的析构函数，更不是释放内存的方法，它只是提供了在回收一个对象之前做某些操作，如果你熟悉C ，那你知道C 允许你为一个类定义一个撤消函数（destructor ），它在对象正好出作用域之前被调用。Java不支持这个想法也不提供撤消函数。finalize() 方法只和撤消函数的功能接近。当你对Java 有丰富经验时，你将看到因为Java使用垃圾回收子系统，几乎没有必要使用撤消函数。  
　　而且，在设计之初，这个方法就是为了兼容C/C++程序员习惯（对的，貌似就是这样），后来设计者也说，这是个失败的设计，所以，可以的话，在实践中忘掉这个方法吧。

class D{
        public static D d111;
    
        @Override
        protected void finalize() throws Throwable {
            super.finalize();
            d111 = this;//这个时候该对象第一次回收将失败，而以后将不会在执行该方法
            System.out.println("finalize a = " + this.a);
        }
    }
    D d = new D();
    d = null;
    //程序结束
    //这个时候，虽然程序结束了，new D()对象也是可回收对象了，但是并不会执行
    //finzlize，因为对于JVM来说GC的触发条件是内存不足，所以不会执行GC也就不会调用
    //finzlize方法

[Java GC]: http://blog.csdn.net/a327369238/article/details/52120272