java源码学习-详解Object类

Posted 2020-10-12

java语言的学习，研究JDK源码是掌握基本语法之后，提升能力的一个很重要的途径。

本篇内容主要解决以下内容：

　　1)对Object中的方法进行一个简单的总结；

　　2)对每个方法进行解读，主要包括注意事项和开发中需要注意的点；

　　3)简单描述一下Object中这几个方法的作用与java语言中那些特性相关；

 

/*
　　Object类是java类层次体系的根类，也就是所有类的父类。所有的类，包括数组，都实现了Object类中的方法。
　　类的权限修饰符也很重要啊，看清权限修饰符
*/
public class Object {
    
}

 

/*
　　registerNatives()，是Object类私有的，主要将本地方法注册到虚拟机中
*/

private static native void registerNatives();
static {
　　registerNatives();
}

 

/*
　　public:表示方法是公有的，final修饰，表示每个类得到的字节码对象的地址引用，在内存中的位置是固定的,native修饰，具体实现是有虚拟机来实现
*/

public final native Class<?> getClass();

 

/*
　　 功能：返回当前对象的hash值
　　目的：为java中散列表提供服务
　　注意事项：
　　　　1) 在一个java应用的运行期间，同一个对象多次调用这个方法，应该返回同一个整数。
　　　　2) 对同一个对象来说，第一次运行这个程序得到的hashcode值和第二次运行这个程序得到的hashcode值可以不一样
　　　　3) 如果两个对象通过equals(Object)方法判断的结果为true，那么这两个对象调用各自的hashcode方法应该返回相同的整数值
　　　　4) 两个对象通过equals方法返回的结果为false，那么他们各自的hashcode方法的返回值，可以相同,(也可以不相同)。但是作为程序设计员应该意识到两个对象通过equals方法返回的结果应该与hashcode方法的返回值的比较结果一致，
　　　　　 这样会提高哈希表的性能。这也就是为什么说在重写equals方法的时候，需要重写hashcode方法的缘由。
*/
public native int hashCode();

 

/*
　　功能：用来表明这个对象和其他的对象是否是相等的。
　　特性：
　　　　1 自反性  一个对象应该和自己是相等的
　　　　2 对称性  对于两个非空引用，x,y; x.equals(y)的结果和y.equals(x)一致
　　　　3 传递性  对于任意一个非空引用 x,y,z  x.equals(y) == true x.equals(z) == true,则y.equals(z) == true
　　　　4 一致性  
　　　　5 唯一性  对于任何非空引用x,x.equals(null) === false

　　注意事项：
　　　　1 在没有重写equals方法的时候，对于任意两个非空引用x,y若x.equals(y)则意味着它们指向相同的地址引用
　　　　2 当equals方法被重写的时候，hashcode方法也是需要被重写的，目的就是维护一个契约，equals方法的结果和hashcode方法的结果一致
*/

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

 

/*
　　权限修饰符：protected，这个很重要，意思也很简单的只有类自己的对象才可以调用这个方法，保证了安全，维护了秩序。
　　异常     ：CloneNotSupportedException,对象调用clone()方法，必需要实现Cloneable接口（Object类没有实现这个接口 Object obj = new Object(); obj对象没有clone()方法的），否则在运行时抛出此异常
　　功能     ：创建并返回当前对象的一个副本。  这个副本和原对象并不总是一致的，也就是这是一个浅拷贝(与深度拷贝的详细将在另一篇文章中详细介绍，并给出具体的实现)。具体分析如下：
　　　　　　　　1、对于一个非空对象 x.clone() != x，x和x.clone()具有不同的内存地址
　　　　　　　　2、x.clone().getClass() == x.getClass()为true
　　　　　　　　3、数组类型的接口都实现了Cloneable接口，同时如果数组类型的装载的是基本数据类型(int,double,String等)，则使用该方法，在新clone的对象中，该值是存在的

*/

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

/*
　　功能：返回当前对象的一个字符串表示形式。
　　getClass().getName()获取当前的字节码对象后再获取当前的对象的包名+类名
　　返回结果：当前对象的包名+类名+"@"+当前对象的hashcode值的16进制的表示形式

　　推荐：对所有需要描述类信息的对象重写该方法，因为这样的形式不利于直观的描述对象的信息
*/

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

 

/*
　　功能：唤醒一个正在等待此对象监视器的单线程
　　注意事项：
　　　　1)如果有多个线程均在等待这个对象，那么只有一个线程可以被唤醒，被唤醒的线程是随机的。
　　　　2)通过调用wait方法，实现一个线程对一个对象监视器的等待
　　　　3)只有当前线程放弃当前对象的锁，那么被唤醒的线程才可以执行。但是唤醒的线程并没有特权或者劣势去得到下一个该对象的锁(随机的)
　　　　4)在同一时间，只有一个线程可以得到这个对象监视器
　　方法调用：
　　　　1)这个线程对象监视器的主人可以调用这个方法。
　　一个线程拥有这个对象监视器一般有三种方法：
　　　　1 实例方法上
        2 方法内代码块(实例方法和静态方法，实例方法内可以是任意对象，静态方法只能是当前类的字节码文件对象)
　　　　  3 静态方法上
*/
public final native void notify();

对象监视器的三种方法：

 1 public class ObjectStudy {
 2 
 3     private Object lock = new Object();
 4     
 5     /**
 6      * 语句的主体在当前类对象上同步
 7      */
 8     public synchronized void test() {
 9         System.out.println("hello test1 ...");
10     }
11 
12     /**
13      * 通过任意对象来进行同步，可以使用this
14      */
15     public void test2() {
16         System.out.println("hello world");
17         synchronized (lock) {
18             System.out.println("hello test2 ...");
19         }
20     }
21 
22     /**
23      * 类的同步静态方法
24      */
25     public synchronized static void test3() {
26         System.out.println("hello test3 ...");
27     }
28     public static void test4() {
29         synchronized(new ObjectStudy().getClass()){
30             System.out.println("hello test3 ...");
31         }
32     }
33 }

 

/*
　　功能：唤醒所有正在等待此对象的监视器
　　注意事项：
　　　　1 虽然所有线程都被唤醒，但在同一时间只有一个线程可以执行
　　方法调用参见notify()方法
*/
public final native void notifyAll();

 

 

/*
　　功能：使当前线程处于等待状态，直到另一线程调用notify方法或者notifyAll()方法，又或者超过指定时间，该线程开始执行
*/
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

 

 

 

/*
　　功能：使线程处于等待状态
　　参数：
　　　　long timeout -->等待的最大时间，单位是毫秒
　　　　int nanos    -->附加时间，提高精确度，取值范围在0-999999
　　异常：
　　　　参数不合格会抛出运行时异常
*/



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");
}
// 对timeout取一个合理的值

if (nanos >= 500000 || (nanos != 0 && timeout == 0)) { 　　
　　timeout++; 
} 
　　wait(timeout); 
}

 

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

 

 

/*
　　功能：当垃圾收集器认为该对象的引用没有被在任何被引用时，垃圾收集器会调用此方法进行垃圾回收。
　　修饰符：protected --> 子类可以重写该方法，去处理系统资源，并进行其他一些清理操作。
*/
protected void finalize() throws Throwable { }

 总结：

　　本地方法7个：

              private static native void registerNatives()

              public final native Class<?> getClass()

  　　　 public native int hashCode()

  　　　 protected native Object clone()

              public final void notify()

              public final native void notifyAll()

              public final native void wait(long timeout)

　　非本地方法5个：  

 　　 　   public boolean equals(Object obj)

       　　 public String toString()

  　　　   public final void wait(long timeout,int nanos)

  　　　   public final void wait()

  　　　   protected void finalize()

　　静态代码块：

　　　　static {

　　　　　　registerNatives();

　　　　}

　　一、体会权限修饰符使用的魅力，private，public，protected，除了包级默认的修饰符，Object类中全包含了；现在简要的分析一下：

　　　　1) private static native void registerNatives()，这个方法只有Object类自己调用，在Object类加载的时候执行，主要对几个本地方法进行注册(可以理解为将本地方法映射到虚拟机中)

　　　　2) public final native Class<?> getClass(),注意方法前的final修饰符，表明这个方法是由虚拟机来实现的,子类不能够重写

　　　　3) public native int hashCode()，这也是一个本地方法，但是却允许子类对其重写

　　　　4) protected native Object clone(),这个方法的权限修饰符是protected，是public又会怎么样呢？

　　　　　　a)对protected关键字进行一下解读，在同一个包下，该类的对象可以访问到protected修饰的方法，该类的子类可以在任何情况下访问到父类的protected修饰的方法

　　　　　　b)如果一个类没有重写clone()方法，那么只有创建在该类中的类的对象才可以访问到clone()方法，因为此时访问的是Object类的clone()方法，此时对clone()方法的访问是基于子父类的关系访问到的，在这种情况下，如果在其他的类中访问clone()方法，

　　　　　　　是无法访问的，因为Object和当前类不在同一个包下。

　　　　　　c)这个权限修饰符只能是protected，原因是保证clone()方法的可控性

　　　　　　d)建议子类在对Object类中clone()方法进行重写时，权限修饰符仍为protected，除非你可以保证一切尽在掌控之中。

　　　　5) protected void finalize(),修饰符是protected，可以参考 4）

　　二、对方法功能进行简要概述

　　　　1 registerNatives() 私有方法，注册本地方法

　　　　2 getClass()，获取字节码对象，与java中反射机制有关

　　　　3 hashCode()，为java中哈希数据结构提供支持

　　　　4 toString()，对对象进行描述

　　　　5 clone()，提供对象克隆

　　　　6 notify、notifyAll、wait方法和java中的线程有关

　　　　7 finalize，与垃圾回收相关

　　　　8 equals()，用于判断两个对象是否相等

　　三、关于Object类的思考

　　　　1、权限修饰符的使用，在写程序的时候，认真思考一下，使用什么的样的权限修饰符，你是否真的搞明白了权限修饰符的用法？

　　　　2、final、native关键字的理解，当然还有构造方法、静态代码块，构造代码块，静态方法，静态成员变量的执行顺序是怎样的？因为我们看到Object类中有静态代码块，看到了就思考一下。

　　　　3、这有一个很有趣的问题，notify、notifyAll、wait方法这些和多线程有关的类，为什么设置在Object类中？关于这几个方法的详细解读，将在介绍多线程时，进行描述。

　　　　4、关于一个常见问题的答案，重写equals()方法，为什么要重写hashcode()方法，可以JDK源码中找到合适的答案(在上文中已经描述的很清楚了)。

　　　　5、在学习的过程中，一定要对概念有深刻的理解概念，不能人云亦云。

　　四、小结

　　　　以上内容来自于JDK源码和自己的一些看法，如有不足或者错误的地方，还请大家多多指教，共同进步。本文内容纯属原创，转载请注明出处，谢谢！