Java 基础 | Object 源码解析

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前言

Java 是一门面向对象的语言，在 Java 里面一切均可以看做是一个对象，而 Java 里面全部的对象都默认继承于 Object 类。git

本文基于JDK1.8程序员

能够看到一共12个方法，其中 registerNatives() 是 native 修饰的，一个本地方法，具体是用C(C++)在DLL中实现的,而后经过JNI调用。github

getClass

public final native Class<?> getClass();
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getClass 也是个 native 方法，这个方法的做用就是返回某个对象的运行时类，它的返回值是 Class 类型，Class c = obj.getClass()；经过对象 c ，咱们能够获取该对象的全部成员方法，每一个成员方法都是一个 Method 对象；咱们也能够获取该对象的全部成员变量，每一个成员变量都是一个 Field 对象；一样的，咱们也能够获取该对象的构造函数，构造函数则是一个 Constructor 对象。这个方法在反射时会经常使用到。web

hashCode

public native int hashCode();
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hashCode 方法返回散列值。
返回值默认是由对象的地址转换而来的。
同一个对象调用 hashCode 的返回值是相等的。
两个对象的 equals 相等，那 hashCode 必定相等。
两个对象的 equals 不相等，那 hashCode 也不必定相等。

equals

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}
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equals 的实现很是简单，它的做用就是比较两个对象是否相等，而比较的依据就是两者的内存地址。除此以外，equals 还遵循如下几个原则：编程

1、自反性：x.equals(x);  // true
2、对称性：x.equals(y) == y.equals(x);  // true
3、传递性：if (x.equals(y) && y.equals(z))
            x.equals(z); // true;
4、一致性，只要对象没有被修改，屡次调用 equals() 方法结果不变：
x.equals(y) == x.equals(y); // true 
5、非空性，对任何不是 null 的对象 x 调用 x.equals(null) 结果都为 false ：
x.equals(null); // false;
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为何要重写 hashcode 和 equals ？

由于这两个方法都跟对象的比较有关，因此若是在程序中要作对象比较，那大几率要重写这两个方法了。由于equals默认的比较逻辑就是对象的地址进行比较，两个对象内存地址确定不一样，因此不管如何两个对象经过eqals比较确定返回false。markdown

但在实际编程中，咱们常常会遇到去重，或者将对象放到有序集合中，或者将对象存入无重复的集合中，这时若是没有重写equals和hashCode，则没法达到需求。svg

举个例子，系统中同时存在两个对象，对象A和对象B，其姓名和身份证号如出一辙。此时，在系统内存中是两个对象，但其内容一致分明是一我的同时产生了两条重复信息。若是使用默认的equals方法比较，则这两个对象永远不相等，永远不能比出来是一条相同的重复信息。因此，要重写equals和hashCode方法来达到以上需求效果。函数

clone

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
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clone() 是 Object 的 protected 方法，它不是 public，一个类不显式去重写 clone()，其它类就不能直接去调用该类实例的 clone() 方法。此外，Clone 的注释中还提到比较重要的几点：oop

克隆的对象必需要实现 Cloneable 接口并重写 clone 方法，不然会报 CloneNotSupportedException 异常
clone() 方法并非 Cloneable 接口的方法，而是 Object 的一个 protected 方法。Cloneable 接口只是规定，若是一个类没有实现 Cloneable 接口又调用了 clone() 方法，就会抛出 CloneNotSupportedException。
浅拷贝：拷贝对象和原始对象的引用类型引用同一个对象。
深拷贝：拷贝对象和原始对象的引用类型引用不一样对象。

关于浅拷贝与深拷贝咱们后面再讨论。

toString

public String toString() {
	return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}
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返回该对象的字符串表示,很是重要的方法

getClass().getName(); 获取字节码文件的对应全路径名例如java.lang.Object；
Integer.toHexString(hashCode()); 将哈希值转成16进制数格式的字符串。

wait 和 notify

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

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 > 0) {
            timeout++;
        }

        wait(timeout);
}
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wait 的做用是让当前线程进入等待状态，同时，wait() 也会让当前线程释放它所持有的锁。直到其余线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，当前线程被唤醒进入就绪状态。

wait(long timeout) （以毫秒为单位）让当前线程处于等待(阻塞)状态，直到其余线程调用此对象的notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超过指定的时间量，当前线程被唤醒进入就绪状态。

wait(long timeout, int nanos) 和 wait(long timeout) 功能同样，惟一的区别是这个能够提供更高的精度。总超时时间（以纳秒为单位）计算为 1000000 *timeout+ nanos。By the way ，wait(0,0) 和 wait(0) 效果同样。

public final native void notify();
public final native void notifyAll();
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首先是 notify ，notify 的做用就是随机唤醒在等待队列的某个线程，而 notifyAll 就是唤醒在等待队列的全部线程。

注意：notify 和 wait 方法的使用规范。意思就是这两者必须在 synchronized 修饰的同步方法或同步代码中使用。

Thread.sleep() 和 Object.wait() 有什么区别？

首先，两者均可以暂停当前线程，释放 CPU 控制权。主要的区别在于 Object.wait()在释放 CPU 同时，释放了对象锁的控制。而 Thread.sleep() 没有对锁释放。换句话说 sleep 就是耍流氓，占着茅坑不拉屎。

完整代码

package java.lang;


public class Object {

    /** * 一个本地方法,具体是用C(C++)在DLL中实现的,而后经过JNI调用 */
    private static native void registerNatives();

    /** * 对象初始化时自动调用此方法 */
    static {
        registerNatives();
    }

    /** * 返回此Object的运行时类 */
    public final native Class<?> getClass();

    /** * hashCode的常规协定是： * 1.在java应用程序执行期间,在对同一对象屡次调用hashCode()方法时,必须一致地返回相同的整数,前提是将对象进行equals比较时所用的信息没有被修改。 * 从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另外一次执行,该整数无需保持一致。 * 2.若是根据equals(object)方法,两个对象是相等的,那么对这两个对象中的每一个对象调用hashCode方法都必须生成相同的整数结果。 * 3.若是根据equals(java.lang.Object)方法,两个对象不相等,那么对这两个对象中的任一对象上调用hashCode()方法不要求必定生成不一样的整数结果。 * 可是,程序员应该意识到,为不相等的对象生成不一样整数结果能够提升哈希表的性能。 */
    public native int hashCode();

    /** * 这里比较的是对象的内存地址 */
    public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }

    /** * 本地clone方法,用于对象的复制 */
    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

    /** * 返回该对象的字符串表示,很是重要的方法 * getClass().getName();获取字节码文件的对应全路径名例如java.lang.Object * Integer.toHexString(hashCode());将哈希值转成16进制数格式的字符串。 */
    public String toString() {
        return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
    }

    /** * 不能被重写，用于唤醒一个在因等待该对象（调用了wait方法）被处于等待状态（waiting 或 time_wait）的线程，该方法只能同步方法或同步块中调用 */
    public final native void notify();

    /** * 不能被重写，用于唤醒全部在因等待该对象（调用wait方法）被处于等待状态（waiting或time_waiting）的线程，该方法只能同步方法或同步块中调用 */
    public final native void notifyAll();

    /** * 不能被重写，用于在线程调用中，致使当前线程进入等待状态（time_waiting)，timeout单位为毫秒,该方法只能同步方法或同步块中调用,超过设置时间后线程从新进入可运行状态 */
    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 > 0) {
            timeout++;
        }

        wait(timeout);
    }

    /** * 在其余线程调用此对象的notify()方法或notifyAll()方法前,致使当前线程等待。换句话说,此方法的行为就好像它仅执行wait(0)调用同样。 * 当前线程必须拥有此对象监视器。 * 该线程发布对此监视器的全部权并等待,直到其余线程经过调用notify方法或notifyAll方法通知在此对象的监视器上等待的线程醒来, * 而后该线程将等到从新得到对监视器的全部权后才能继续执行。 */
    public final void wait() throws InterruptedException {
        wait(0);
    }

    /** * 这个方法用于当对象被回收时调用，这个由JVM支持，Object的finalize方法默认是什么都没有作，若是子类须要在对象被回收时执行一些逻辑处理，则能够重写finalize方法。 */
    protected void finalize() throws Throwable {
    }
}
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