从零开始学Java—Object类是怎么回事？

说过

在前面的文章中，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？今天就简单跟大家分析一下。
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：
/**
* Class {@code Object} is the root of the class hierarchy.
* Every class has {@code Object} as a superclass. All objects,
* including arrays, implement the methods of this class.
*
* @author  unascribed
* @see     java.lang.Class
* @since   JDK1.0
*/
public class Object {

......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， 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)和深克隆(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

Dog dog01=new Dog("乔治01");
Dog dog02=new Dog("乔治02");
//两个对象的hash值是不同的
System.out.println("dog01的hash值 "+dog01.hashCode());
System.out.println("dog02的hash值 "+dog02.hashCode());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：
public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
}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

public class ObjectTest {

public static void main(String[] args) {
Dog dog01=new Dog("乔治01");
Dog dog02=new Dog("乔治02");
System.out.println("dog01对比dog02 "+(dog01==dog02));//false
//equals()方法的底层默认还是利用==实现的
System.out.println("dog01对比dog02 "+(dog01.equals(dog02)));//false
}

}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

public class ObjectTest {

public static void main(String[] args) {
//判断运行时d对象和c对象是否是同一个类型
Animal d = new Dog();
Animal c = new Cat();

//方式1：通过instanceof关键字判断
if((d instanceof Dog && c instanceof Dog) ||(d instanceof Cat && c instanceof Cat)) {
System.out.println("是同一个类型");
}else {
System.out.println("不是同一个类型");
}

//方式2：通过getClass方法判断
if(d.getClass() == c.getClass()) {
System.out.println("是同一个类型");
}else {
System.out.println("不是同一个类型");
}
}

}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

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");
}

//        @Override
//        public String toString() {
//               
//            return "Dog name= " + name;
//        }

}


public class ObjectTest {

public static void main(String[] args) {
Dog dog=new Dog("乔治");
System.out.println("dog一号="+dog);
System.out.println("dog二号="+dog.toString());
}

}
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，
给大家设计了如下案例：
/**
* @author 一一哥Sun
* V我领资料：syc_2312119590
* 各平台都有壹哥的同名博客哦
*/
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。


三. 结语

至此，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。