Java 基礎 | Object 源碼解析

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前言

Java 是一門面向對象的語言，在 Java 裏面一切均可以看做是一個對象，而 Java 裏面全部的對象都默認繼承於 Object 類。git

本文基於JDK1.8程序員

能夠看到一共12個方法，其中 registerNatives() 是 native 修飾的，一個本地方法，具體是用C(C++)在DLL中實現的,而後經過JNI調用。github

getClass

public final native Class<?> getClass();
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getClass 也是個 native 方法，這個方法的做用就是返回某個對象的運行時類，它的返回值是 Class 類型，Class c = obj.getClass()；經過對象 c ，咱們能夠獲取該對象的全部成員方法，每一個成員方法都是一個 Method 對象；咱們也能夠獲取該對象的全部成員變量，每一個成員變量都是一個 Field 對象；一樣的，咱們也能夠獲取該對象的構造函數，構造函數則是一個 Constructor 對象。這個方法在反射時會經常使用到。web

hashCode

public native int hashCode();
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hashCode 方法返回散列值。
返回值默認是由對象的地址轉換而來的。
同一個對象調用 hashCode 的返回值是相等的。
兩個對象的 equals 相等，那 hashCode 必定相等。
兩個對象的 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 的實現很是簡單，它的做用就是比較兩個對象是否相等，而比較的依據就是兩者的內存地址。除此以外，equals 還遵循如下幾個原則：編程

1、自反性：x.equals(x);  // true
2、對稱性：x.equals(y) == y.equals(x);  // true
3、傳遞性：if (x.equals(y) && y.equals(z))
            x.equals(z); // true;
4、一致性，只要對象沒有被修改，屢次調用 equals() 方法結果不變：
x.equals(y) == x.equals(y); // true 
5、非空性，對任何不是 null 的對象 x 調用 x.equals(null) 結果都爲 false ：
x.equals(null); // false;
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爲何要重寫 hashcode 和 equals ？

由於這兩個方法都跟對象的比較有關，因此若是在程序中要作對象比較，那大機率要重寫這兩個方法了。由於equals默認的比較邏輯就是對象的地址進行比較，兩個對象內存地址確定不一樣，因此不管如何兩個對象經過eqals比較確定返回false。markdown

但在實際編程中，咱們常常會遇到去重，或者將對象放到有序集合中，或者將對象存入無重複的集合中，這時若是沒有重寫equals和hashCode，則沒法達到需求。svg

舉個例子，系統中同時存在兩個對象，對象A和對象B，其姓名和身份證號如出一轍。此時，在系統內存中是兩個對象，但其內容一致分明是一我的同時產生了兩條重複信息。若是使用默認的equals方法比較，則這兩個對象永遠不相等，永遠不能比出來是一條相同的重複信息。因此，要重寫equals和hashCode方法來達到以上需求效果。函數

clone

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
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clone() 是 Object 的 protected 方法，它不是 public，一個類不顯式去重寫 clone()，其它類就不能直接去調用該類實例的 clone() 方法。此外，Clone 的註釋中還提到比較重要的幾點：oop

克隆的對象必需要實現 Cloneable 接口並重寫 clone 方法，不然會報 CloneNotSupportedException 異常
clone() 方法並非 Cloneable 接口的方法，而是 Object 的一個 protected 方法。Cloneable 接口只是規定，若是一個類沒有實現 Cloneable 接口又調用了 clone() 方法，就會拋出 CloneNotSupportedException。
淺拷貝：拷貝對象和原始對象的引用類型引用同一個對象。
深拷貝：拷貝對象和原始對象的引用類型引用不一樣對象。

關於淺拷貝與深拷貝咱們後面再討論。

toString

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

getClass().getName(); 獲取字節碼文件的對應全路徑名例如java.lang.Object；
Integer.toHexString(hashCode()); 將哈希值轉成16進制數格式的字符串。

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);
}
複製代碼

wait 的做用是讓當前線程進入等待狀態，同時，wait() 也會讓當前線程釋放它所持有的鎖。直到其餘線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，當前線程被喚醒進入就緒狀態。

wait(long timeout) （以毫秒爲單位）讓當前線程處於等待(阻塞)狀態，直到其餘線程調用此對象的notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超過指定的時間量，當前線程被喚醒進入就緒狀態。

wait(long timeout, int nanos) 和 wait(long timeout) 功能同樣，惟一的區別是這個能夠提供更高的精度。總超時時間（以納秒爲單位）計算爲 1000000 *timeout+ nanos。By the way ，wait(0,0) 和 wait(0) 效果同樣。

public final native void notify();
public final native void notifyAll();
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首先是 notify ，notify 的做用就是隨機喚醒在等待隊列的某個線程，而 notifyAll 就是喚醒在等待隊列的全部線程。

注意：notify 和 wait 方法的使用規範。意思就是這兩者必須在 synchronized 修飾的同步方法或同步代碼中使用。

Thread.sleep() 和 Object.wait() 有什麼區別？

首先，兩者均可以暫停當前線程，釋放 CPU 控制權。主要的區別在於 Object.wait()在釋放 CPU 同時，釋放了對象鎖的控制。而 Thread.sleep() 沒有對鎖釋放。換句話說 sleep 就是耍流氓，佔着茅坑不拉屎。

完整代碼

package java.lang;


public class Object {

    /** * 一個本地方法,具體是用C(C++)在DLL中實現的,而後經過JNI調用 */
    private static native void registerNatives();

    /** * 對象初始化時自動調用此方法 */
    static {
        registerNatives();
    }

    /** * 返回此Object的運行時類 */
    public final native Class<?> getClass();

    /** * hashCode的常規協定是： * 1.在java應用程序執行期間,在對同一對象屢次調用hashCode()方法時,必須一致地返回相同的整數,前提是將對象進行equals比較時所用的信息沒有被修改。 * 從某一應用程序的一次執行到同一應用程序的另外一次執行,該整數無需保持一致。 * 2.若是根據equals(object)方法,兩個對象是相等的,那麼對這兩個對象中的每一個對象調用hashCode方法都必須生成相同的整數結果。 * 3.若是根據equals(java.lang.Object)方法,兩個對象不相等,那麼對這兩個對象中的任一對象上調用hashCode()方法不要求必定生成不一樣的整數結果。 * 可是,程序員應該意識到,爲不相等的對象生成不一樣整數結果能夠提升哈希表的性能。 */
    public native int hashCode();

    /** * 這裏比較的是對象的內存地址 */
    public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }

    /** * 本地clone方法,用於對象的複製 */
    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

    /** * 返回該對象的字符串表示,很是重要的方法 * getClass().getName();獲取字節碼文件的對應全路徑名例如java.lang.Object * Integer.toHexString(hashCode());將哈希值轉成16進制數格式的字符串。 */
    public String toString() {
        return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
    }

    /** * 不能被重寫，用於喚醒一個在因等待該對象（調用了wait方法）被處於等待狀態（waiting 或 time_wait）的線程，該方法只能同步方法或同步塊中調用 */
    public final native void notify();

    /** * 不能被重寫，用於喚醒全部在因等待該對象（調用wait方法）被處於等待狀態（waiting或time_waiting）的線程，該方法只能同步方法或同步塊中調用 */
    public final native void notifyAll();

    /** * 不能被重寫，用於在線程調用中，致使當前線程進入等待狀態（time_waiting)，timeout單位爲毫秒,該方法只能同步方法或同步塊中調用,超過設置時間後線程從新進入可運行狀態 */
    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);
    }

    /** * 在其餘線程調用此對象的notify()方法或notifyAll()方法前,致使當前線程等待。換句話說,此方法的行爲就好像它僅執行wait(0)調用同樣。 * 當前線程必須擁有此對象監視器。 * 該線程發佈對此監視器的全部權並等待,直到其餘線程經過調用notify方法或notifyAll方法通知在此對象的監視器上等待的線程醒來, * 而後該線程將等到從新得到對監視器的全部權後才能繼續執行。 */
    public final void wait() throws InterruptedException {
        wait(0);
    }

    /** * 這個方法用於當對象被回收時調用，這個由JVM支持，Object的finalize方法默認是什麼都沒有作，若是子類須要在對象被回收時執行一些邏輯處理，則能夠重寫finalize方法。 */
    protected void finalize() throws Throwable {
    }
}
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