java.lang.Object 类详解

| 2020-06-12

简述

Object 方法包括 5 个非 final 类型的方法，分别是：clone、hashCode、equals、toString、finalize 方法；包括 4 个 final 方法，分别是 getClass、wait、notify、notifyAll 方法。其中 clone 方法是 protected 方法，finalize 方法自 Java 9 之后被废弃。

1. clone 方法

1.1 源码

1	@HotSpotIntrinsicCandidate protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

说明：调用该方法实现一个对象的浅复制，创建并且返回此对象的副本（“副本”的准确含义可能依赖于对象的类）。 Object.clone() 方法是一个 protected 方法，类只有实现 java.lang.Cloneable 接口，并重写 Object.clone() 方法才能使用该 clone 方法，否则抛出 CloneNotSupportedException 。

1.2 clone 与 copy 的区别

假设我们有一个 Person 对象，并假设 Person 类实现了Cloneable 接口并重写了 clone 方法。

Person a = new Person();
//copy 的做法通常为:
Person b = a;
//clone 的做法通常为:
Person c = a.clone();

说明：
（1）copy 是将对象 a 的引用赋值给对象 b，赋值之后对象 a 和对象 b 都指向同一个引用 a。
（2）clone 是实现对象的浅拷贝，产生一个新的对象，对象 c 与对象 a 不指向同一个引用。

clone 在内存中实际操作是：将对象 a 的内存，拷贝一个副本，并重新分配一块内存区域用于保存副本。

1.3 浅拷贝和深拷贝

前面我们提到，clone 在内存中的实际操作时将一个对象的内存拷贝出一个副本、并重新分配一个内存用于保存副本。由于原对象（被拷贝的对象）属性可能存在两种值传递类型，分别是值传递和引用传递，对副本的操作可能对原对象造成影响（改变副本的引用传递属性的值，由于引用传递导致原对象的响应值同样改变）。

如果一个对象包含引用传递类型的属性，直接拷贝对象，不做特殊处理，这种拷贝称为浅拷贝。若一个对象不存在引用传递类型的数据，那也就不区别什么浅拷贝和深拷贝，可以称为浅拷贝也可以称为深拷贝。

示例：

定义2个类：Person类包含 Book属性

public class Person implements Cloneable {

    private String name;
    private Book book;
    
    //省略 constructor 、 getter 、 setter 方法

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", book=" + book +
                '}';
    }
}

public class Book {

    private String bookName;
    private String author;
    
    //省略 constructor 、 getter 、 setter 方法

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "bookName='" + bookName + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                '}';
    }
}

public class Main {
    //主方法：
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Book effectiveJava = new Book("Effective Java", "Joshua Bloch");
        Person sungm = new Person("sungm", effectiveJava);
        Person sunhw = (Person) sungm.clone();

        System.out.println("对象 sungm 的信息：" + sungm);
        System.out.println("对象 sunhw 的信息：" + sunhw);
        System.out.println("对象 sungm 与对象 sunhw 是否相等：" + (sungm == sunhw));

        System.out.println("-----------------------------------------");

        //改变对象 sunhw 的 book 属性
        sunhw.getBook().setBookName("Vue.js");
        sunhw.getBook().setAuthor("尤雨溪");
        System.out.println("对象 sunhw 的信息：" + sunhw);
        System.out.println("对象 sungm 的信息：" + sungm);
    }
}

/* 输出结果 */
对象 sungm 的信息：Person{name='sungm', book=Book{bookName='Effective Java', author='Joshua Bloch'}}
对象 sunhw 的信息：Person{name='sungm', book=Book{bookName='Effective Java', author='Joshua Bloch'}}
对象 sungm 与对象 sunhw 是否相等：false
-----------------------------------------
对象 sunhw 的信息：Person{name='sungm', book=Book{bookName='Vue.js', author='尤雨溪'}}
对象 sungm 的信息：Person{name='sungm', book=Book{bookName='Vue.js', author='尤雨溪'}}

从输出结果可以看出：对象 sunhw 改变了的属性 book 的内容，对对象 sungm 造成了影响。因为两个对象的 book 属性保存的是同一个引用，造成这种差异是由于对象进行了浅拷贝。

进行深拷贝示例：

Person implements Cloneable {

    private String name;
    private Book book;

    //省略 constructor 、 getter 、 setter 方法

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person person = (Person) super.clone();
        person.book = (Book) book.clone();
        return person;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", book=" + book +
                '}';
    }
}

class Book implements Cloneable{

    private String bookName;
    private String author;

    //省略 constructor 、 getter 、 setter 方法

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "bookName='" + bookName + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                '}';
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Book effectiveJava = new Book("Effective Java", "Joshua Bloch");
        Person sungm = new Person("sungm", effectiveJava);
        Person sunhw = (Person) sungm.clone();

        System.out.println("对象 sungm 的信息：" + sungm);
        System.out.println("对象 sunhw 的信息：" + sunhw);
        System.out.println("对象 sungm 与对象 sunhw 是否相等：" + (sungm == sunhw));

        System.out.println("-----------------------------------------");

        //改变对象 sunhw 的 book 属性
        sunhw.getBook().setBookName("Vue.js");
        sunhw.getBook().setAuthor("尤雨溪");
        System.out.println("对象 sunhw 的信息：" + sunhw);
        System.out.println("对象 sungm 的信息：" + sungm);
    }
}

/*运行结果*/
对象 sungm 的信息：Person{name='sungm', book=Book{bookName='Effective Java', author='Joshua Bloch'}}
对象 sunhw 的信息：Person{name='sungm', book=Book{bookName='Effective Java', author='Joshua Bloch'}}
对象 sungm 与对象 sunhw 是否相等：false 
-----------------------------------------
对象 sunhw 的信息：Person{name='sungm', book=Book{bookName='Vue.js', author='尤雨溪'}}
对象 sungm 的信息：Person{name='sungm', book=Book{bookName='Effective Java', author='Joshua Bloch'}}

说明：进行深拷贝一般有2中方式
（1）将属性对象实现 java.lang.Cloneable 接口并重写 clone 方法，然后在原始类中修改 clone方法。
（2）实现 java.io.Serializable 接口，通过序列化和反序列号拷贝对象。

2. hashCode 方法

返回对象的 Hash 值（也称散列码）。对象的散列码是为了更好的支持基于哈希机制的 Java 集合类，例如：HashMap、HashSet、HashTable。

2.1 通用约定

（1）在 Java 程序执行期间，多次调用该方法应该返回相同的值，前提是未修改在 equals 方法中使用的信息。
（2）如果 2 个对象通过 equals 方法判定为 2 个对象相等、那么他们返回的 Hash 值也应该相等。
（3）对于 2 个对象来说，如果使用 equals 方法返回 false，那么这两个对象的 hashCode 值不要求一定不同（可以相同，可以不同），但是如果不同则可以提高应用的性能。
（4）对于 Object 类来说，不同 Object 对象的 hash 值是不同的、其 hash 值返回的是内存地址。

说明：鉴于第（2）条约定，如果重写了 equals 方法，那就要求重写 hashCode 方法。

3. equals 方法

判断两个对象是否相等。仅当两个对象引用的是同一个内存地址，即同一个对象，该方法返回 true。若不满足指向同一个内存地址、即使两个对象的内容相同，也会返回 false。

源码：

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

规则：
（1）自反性：对于任意非空对象， x.equals(x) 应该返回 true
（2）对称性：对于任意非空对象，若 x.equals(y) 返回 true，则 y.equals(x) 也应该返回 true
（3）传递性：对于任意非空对象，若 x.equals(y) 返回 true、y.equals(z) 也返回 true ，则 x.equals(z) 也应该返回 true
（4）一致性：若 x.equals(y) 返回 true，那第二次、第三次调用也应该返回 true，前提是未修改两个对象。

4. toString 方法

返回对象的字符串表现形式（类全名及无符号十六进制的 Hash 值）。API 建议所有的子类都重写该方法。

源码：

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

5. finalize 方法

该方法自 Java 9 之后被废弃。

源码：

1	@Deprecated(since="9") protected void finalize() throws Throwable { }

说明：该方法并非一两句话能解释清楚，这里引入一篇博客、可供参考学习。https://www.jianshu.com/p/9d2788fffd5f

6. getClass 方法

返回运行时该对象的 class 对象，返回的 class 对象是被表示对象的类的 static synchronized 方法锁定的对象。

该方法一般常见于反射技术。

7. wait 方法

导致当前线程等待，可设置等待的毫秒数，知道其他线程调用 notify 方法或者调用该对象的 notifyAll 方法唤醒该线程。

源码：

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

public final native void wait(long timeoutMillis) throws InterruptedException;

8. notify 方法

唤醒正在此对象的监听器上等待的单个线程。如果该对象的监听器等待的线程存在多个、则唤醒其中一个线程，该线程的唤醒是随机的。

源码：

1	@HotSpotIntrinsicCandidate public final native void notify();

9. notifyAll 方法

唤醒正在此对象的监听器上等待的所有线程。

源码：

1	@HotSpotIntrinsicCandidate public final native void notifyAll();

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