Java基础教程之Object类是怎么回事?

news2024/11/18 22:55:38

前言

在前面的文章中,壹哥跟大家说过,Java是面向对象的编程语言,而在面向对象中,所有的Java类都有一个共同的祖先类,这就是Object。那么Object都有哪些特性呢?今天壹哥就简单跟大家分析一下。

------------------------------前戏已做完,精彩即开始----------------------------

全文大约【4500】字,不说废话,只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货!本文带有丰富的案例及配图,让你更好地理解和运用文中的技术概念,并可以给你带来具有足够启迪的思考......

一. Object简介

1. 简介

在了解Object中的常用方法之前,我们先来看看Object类的源码,如下所示:

 

从Object类的源码注释可以知道,Object类是Java中所有类的父类,相当于是Java中的”万类之王“,处于最顶层。所以在Java中,所有的类默认都继承自Object类。同时Java中的所有类对象,包括数组,也都要实现这个类中的方法。

所以,Object是Java中所有类的父类、超类、基类,位于继承树的最顶层。可以说,任何一个没有显式地继承别的父类的类,都会直接继承Object,否则就是间接地继承Object,并且任何一个类也都会享有Object提供的方法。又因为Object是所有类的父类,所以基于多态的特性,该类可以用来代表任何一个类,允许把任何类型的对象赋给 Object类型的变量,也可以作为方法的参数、方法的返回值。

 

二. 常用方法

在Object类中,自带了几个常用的方法,这几个方法任意的子类都会继承,如下图所示:

 

根据上图,壹哥 把Object类中的常用方法归纳为这么几种:

1. 构造方法;

2. hashCode()和equals()方法用来判断对象是否相同;

3. wait()、wait(long)、wait(long,int)、notify()、notifyAll();

4. toString()和getClass();

5. clone();

6. finalize()

接下来壹哥就给各位介绍Object类中的几个常用方法,分别说一下这些方法的功能作用。

1. clone()方法

1.1 clone方法作用

Object中有两个protected修饰的方法,其中一个就是clone()方法,并且该方法还是一个native方法。clone()方法用于创建复制出当前类对象的一个副本,得到一个复制对象。所谓的复制对象,首先会分配一个和源对象(调用clone方法的对象)同样大小的内存空间,在这个内存空间中会创建出一个新对象;然后再使用源对象中对应的各个成员,填充新对象的成员,填充完成之后,clone方法会创建返回一个新的相同对象供外部引用。

1.2 clone源码分析

我们再看看clone()方法源码上的注释,如下图所示:

 

从这段注释中,我们可以了解到:

1. 以x为蓝本创建出的副本,与x对象并不相同,这保证了克隆出的对象拥有单独的内存空间;

2. 源对象和克隆的新对象字节码相同,它们具有相同的类类型,但这并不是强制性的;

3. 源对象和克隆的新对象利用equals()方法比较时是相同的,但这也不是强制性的。

1.3 Java的浅克隆与深克隆

因为每个类的直接或间接父类都是Object,因此它们都含有clone()方法,但因该方法是protected修饰的,所以我们不能在类外访问该方法。但如果我们要对一个对象进行复制,可以对clone方法进行复写,而Java中提供了两种不同的克隆方式,浅克隆(ShallowClone)深克隆(DeepClone)。

1.3.1 浅克隆

在浅克隆中,如果源对象的成员变量是值类型,则复制一份给克隆对象;如果源对象的成员变量是引用类型,则将引用对象的地址复制一份给克隆对象,也就是说源对象和克隆对象的成员变量指向相同的内存地址。

简单说,在浅克隆中,当对象被复制时只复制它本身和其中包含的值类型的成员变量,而引用类型的成员对象并没有复制。我们可以用下图对浅克隆进行展示:

 

在Java语言中,通过实现Cloneable接口,默认覆盖Object类的clone()方法就可以实现浅克隆。

1.3.2 深克隆

在深克隆中,无论源对象的成员变量是值类型还是引用类型,都将复制一份给克隆对象,即深克隆将源对象的所有引用对象也复制一份给克隆对象。

简单来说,在深克隆中,除了对象本身被复制外,对象中包含的所有成员变量也将复制。我们可以用下图对深克隆进行展示:

 

在Java语言中,如果需要实现深克隆,可以通过实现Cloneable接口,自定义覆盖Object类的clone()方法实现,也可以通过序列化(Serialization)等方式来实现。如果引用类型里面还包含很多引用类型,或者内层引用类型的类里面又包含引用类型,使用clone方法就会很麻烦。这时我们可以用序列化的方式来实现对象的深克隆。

2. hashCode()方法

2.1 简介

hashCode()是Object中的一个native方法,也是所有类都拥有的一个方法,主要是返回每个对象十进制的hash值。hash值是由hash算法根据对象的地址、对象中的字符串、数字等计算出来的。一般情况下,相同的对象应会返回相同的哈希吗值,不同的对象会返回不同的哈希码值。

2.2 hash值

哈希值是根据地址值换算出来的一个值,并不是实际的地址值,常用于哈希表中,如HashMap、HashTable、HashSet。关于哈希值,不同的JDK算法其实是不一样的:

Java 6、7 中会默认返回一个随机数;

Java 8 中默认通过和当前线程有关的一个随机数 + 三个确定值,运用Marsaglia’s xorshift scheme的随机数算法得到的一个随机数。

2.3 案例

 

以上两个对象的hash值是不同的,表示这是不同的两个对象。

3. equals(obj)方法

3.1 equals简介

Object中的equals方法用于判断this对象和obj本身的值是否相等,即用来判断调用equals方法的对象和形参obj所引用的对象是否是同一对象。所谓同一对象,就是指两个对象是否指向了内存中的同一块存储单元地址。如果this和obj指向的是同一块内存单元地址,则返回true;如果this和obj指向的不是同一块内存单元地址,则返回false。如果没有指向同一内存单元,即便是内容完全相等,也会返回false。

Object类的equals方法,其作用是比较两个对象是否相同,默认比较的是内存地址,其底层是通过==实现的。如果我们不想比较内存地址,那么就需要重写equals方法。默认的实现源码如下:

 

我们知道,Java中还有一个==运算符,也可以对两个对象进行比较。如果是基本数据类型,==比较的是它们的值是否相同;如果是引用数据类型,比较的是它们的内存地址是否相同。而equals()方法则是比较两个对象的内容是否相等。

3.2 使用原则

我们在使用equals()方法时,需注意下面这些原则:

(1).equals()只能处理引用类型变量;

(2).一般情况下,equals()方法比较的是两个引用类型变量的地址值是否相等;

(3).但是String类、基本类型包装类、File类、Date类等,都重写了Object类的equals()方法,比较是两个对象的"具体内容"是否相同。

3.3 基本特性

另外Java语言规范也要求equals方法具有下面的特性:

1. 自反性:对于任何非空引用x,x.equals(x)应该返回true;

2. 对称性:对于任何引用x和y,当且仅当y.equals(x)返回true,x.equals(y)也应该返回true;

3. 传递性:对于任何引用x,y和z,如果x.equals(y)返回true,y.equals(z)返回true,x.equals(z)也应该返回true;

4. 一致性:如果x和y引用的对象没有发生变化,反复调用x.equals(y)应该返回同样的结果;

5. 对于任何非空引用x,x.equals(null)应该返回false。

3.4 案例

 

从上面的案例中,我们也可以证明,equals()方法用于处理引用类型的变量,默认比较的是两个引用类型的变量地址是否相等。

4. getClass()方法

4.1 简介

getClass()方法可以用于获取对象运行时的字节码类型,得到该对象的运行时的真实类型。该方法属于Java的反射机制,其返回值是Class类型,例如 Class c = obj.getClass();。通过对象c,我们可以进一步获取该对象的所有成员方法,每个成员方法都是一个Method对象。我们也可以获取该对象的所有成员变量,每个成员变量都是一个Field对象。同样的,我们也可以获取该对象的构造函数,构造函数则是一个Constructor对象。

4.2 案例

 

从上面的代码案例中,我们可以得知,getClass方法用于返回该对象的真实类型(运行时的类型),可以根据对象的字节码来判断两个对象是否是同一个对象。

5. toString()方法

5.1 简介

toString()方法可以说是一个进行“自我描述”的方法,可以返回某个对象的字符串,当要输出某个实例对象的信息时,我们可以通过重写该方法来输出自我描述的信息。该方法通常只是为了方便输出本类的描述信息,比如执行System.out.println("xyz")这样的日志语句。一般情况下,当程序要输出一个对象或者把某个对象和字符串进行连接运算时,系统就会自动调用该对象的toString()方法返回该对象的字符串表示。

Object类的toString()方法会返回“运行时的类名@十六进制哈希码”格式的字符串,但很多类都重写了 Object类的toString()方法,用于返回可以表述该对象信息的字符串。

5.2 案例

 

上述代码执行结果如下图所示:

 

从上面程序的运行结果可以发现,默认情况下,对象带不带toString()方法,其最终的输出结果是一样的,即对象输出时一定会调用 Object类中的 toString()方法打印内容,所以我们可以利用此特性来通过 toString()方法取得一些对象的信息。

6. wait()、wait(long)、wait(long,int)、notify()、notifyAll()方法

这几个函数体现的是Java的多线程机制,一般是结合synchronize语句使用。

wait()用于让当前线程失去操作权限,当前线程进入等待序列;

notify()用于随机通知一个持有对象的锁的线程获取操作权限;

wait(long) 和wait(long,int)用于设定下一次获取锁的距离当前释放锁的时间间隔;

notifyAll()用于通知所有持有对象的锁的线程获取操作权限。

这几个方法我们后面在分析多线程的面试题时再细说,此处先仅做了解。

7. finalize()方法

7.1 简介

finalize()方法在进行垃圾回收的时候会用到,主要是在垃圾回收时,用于作为确认该对象是否确认被回收的一个标记。我们在使用finalize()方法时要注意:

finalize方法不一定会执行,只有在该方法被重写的时候才会执行;

finalize方法只会被执行一次;

对象可以在finalize方法中获得自救,避免自己被垃圾回收,同样的自救也只能进行一次;

不推荐Java程序员手动调用该方法,因为finalize方法代价很大。

7.2 案例

为了测试出finalize()方法的作用,壹哥给大家设计了如下案例:

/**

*/

public class Dog implements Animal{

private String name;

public Dog() {}

public Dog(String name) {

this.name = name;

}

@Override

public void eat() {

System.out.println("小狗"+this.name+"狗爱吃骨头");

}

//复写finalize方法

@Override

protected void finalize() throws Throwable {

super.finalize();//不要删除这行代码

System.out.println("finalize方法执行了");

}

}

然后我们对Dog对象进行回收测试:

public class ObjectTest {

public static void main(String[] args) {

Dog dog=new Dog("乔治");

//手动将对象标记为垃圾对象

dog = null;

//触发垃圾回收器,回收垃圾对象

System.gc();

}

}

要想确保finalize()方法的执行,我们首先需要在相关对象中重新finalize()方法,然后将待回收的对象手动标记为null,最后再手动调用gc()方法,这样才有可能确保finalize()方法一定执行。

------------------------------正片已结束,来根事后烟----------------------------

三. 结语

至此,壹哥就把Object类给大家介绍完毕了,这个类的内容并不是很难,主要是掌握几个常用的方法就可以了,尤其是equals()、hashCode()、toString()、getClass()等方法。

四. 今日作业

在Object类中,定义的finalize方法在______时调用,toString()方法的返回值表示______,equals方法的作用是______,getClass方法的作用是______。

请在评论区给出你的答案哦。

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