01 Object类

Object 通用方法

概览

java.lang.Object类是Java语言中的根类，即所有类的父类。它中描述的所有方法子类都可以使用。在对象实例化的时候，最终找的父类就是Object。

如果一个类没有特别指定父类，那么默认则继承自Object类。


public native int hashCode()
public boolean equals(Object obj)
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException
public String toString()
public final native Class<?> getClass()
protected void finalize() throws Throwable {}
public final native void notify()
public final native void notifyAll()
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException
public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException
public final void wait() throws InterruptedException

equals()

1. 等价关系

两个对象具有等价关系，需要满足以下五个条件：

Ⅰ 自反性

1	x.equals(x); // true

Ⅱ 对称性

1	x.equals(y) == y.equals(x); // true

Ⅲ 传递性

1 2	if (x.equals(y) && y.equals(z)) x.equals(z); // true;

Ⅳ 一致性

多次调用 equals() 方法结果不变

1	x.equals(y) == x.equals(y); // true

Ⅴ 与 null 的比较

对任何不是 null 的对象 x 调用 x.equals(null) 结果都为 false

1	x.equals(null); // false;

2. 等价与相等

对于基本类型，== 判断两个值是否相等，基本类型没有 equals() 方法。
对于引用类型，== 判断两个变量是否引用同一个对象，而 equals() 判断引用的对象是否等价。

Integer x = new Integer(1);
Integer y = new Integer(1);
System.out.println(x.equals(y)); // true
System.out.println(x == y);      // false

3. 实现

检查是否为同一个对象的引用，如果是直接返回 true；
检查是否是同一个类型，如果不是，直接返回 false；
将 Object 对象进行转型；
判断每个关键域是否相等。

public class EqualExample {

    private int x;
    private int y;
    private int z;

    public EqualExample(int x, int y, int z) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.z = z;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        EqualExample that = (EqualExample) o;

        if (x != that.x) return false;
        if (y != that.y) return false;
        return z == that.z;
    }
}

hashCode()

hashCode() 返回哈希值，而 equals() 是用来判断两个对象是否等价。等价的两个对象散列值一定相同，但是散列值相同的两个对象不一定等价，这是因为计算哈希值具有随机性，两个值不同的对象可能计算出相同的哈希值。

在覆盖 equals() 方法时应当总是覆盖 hashCode() 方法，保证等价的两个对象哈希值也相等。

HashSet 和 HashMap 等集合类使用了 hashCode() 方法来计算对象应该存储的位置，因此要将对象添加到这些集合类中，需要让对应的类实现 hashCode() 方法。

下面的代码中，新建了两个等价的对象，并将它们添加到 HashSet 中。我们希望将这两个对象当成一样的，只在集合中添加一个对象。但是 EqualExample 没有实现 hashCode() 方法，因此这两个对象的哈希值是不同的，最终导致集合添加了两个等价的对象。

EqualExample e1 = new EqualExample(1, 1, 1);
EqualExample e2 = new EqualExample(1, 1, 1);
System.out.println(e1.equals(e2)); // true
HashSet<EqualExample> set = new HashSet<>();
set.add(e1);
set.add(e2);
System.out.println(set.size());   // 2

理想的哈希函数应当具有均匀性，即不相等的对象应当均匀分布到所有可能的哈希值上。这就要求了哈希函数要把所有域的值都考虑进来。可以将每个域都当成 R 进制的某一位，然后组成一个 R 进制的整数。

R 一般取 31，因为它是一个奇素数，如果是偶数的话，当出现乘法溢出，信息就会丢失，因为与 2 相乘相当于向左移一位，最左边的位丢失。并且一个数与 31 相乘可以转换成移位和减法：31*x == (x<<5)-x，编译器会自动进行这个优化。

@Override
public int hashCode() {
    int result = 17;
    result = 31 * result + x;
    result = 31 * result + y;
    result = 31 * result + z;
    return result;
}

toString()

默认返回 ToStringExample@4554617c 这种形式，其中 @ 后面的数值为散列码的无符号十六进制表示。

public class ToStringExample {

    private int number;

    public ToStringExample(int number) {
        this.number = number;
    }
}

1 2	ToStringExample example = new ToStringExample(123); System.out.println(example.toString());

1	ToStringExample@4554617c

clone()

1. cloneable

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。

public class CloneExample {
    private int a;
    private int b;
}

1 2	CloneExample e1 = new CloneExample(); // CloneExample e2 = e1.clone(); // 'clone()' has protected access in 'java.lang.Object'

重写 clone() 得到以下实现：
重写clone()方法，一般会先调用super.clone()进行浅复制，然后再复制那些易变对象，从而达到深复制的效果.也就是说JavaDoc指明了Object.clone()有特殊的语义，他就是能把当前对象的整个结构完全浅拷贝一份出来，至于如何实现的，可以把JVM原生实现的Object.clone()的语义想象成拿到this引用后通过反射去找到该对象实例的所有字段，然后逐一字段拷贝。。(不是作用域object类的方法，而是当前对象this的方法)

HotSpot vm中，Object.clone()在不同的优化层级上有不同的实现。在其中最不优化的版本是这样做的：拿到this引用，通过对象头里记录的Klass信息去找出这个对象有多大，然后直接分配一个新的同样大的空对象并且把Klass信息塞进对象头（这样就已经实现了x.clone.getClass() == x.getClass()这部分语义），然后直接把对象体的内容看作数组拷贝一样从源对象“盲”拷贝到目标对象，bitwise copy。然后就完事啦。

我的理解是super.clone() 的调用就是沿着继承树不断网上递归调用直到Object 的clone方法，而跟据JavaDoc所说Object.clone()根据当前对象的类型创建一个新的同类型的空对象，然后把当前对象的字段的值逐个拷贝到新对象上，然后返回给上一层clone() 调用。
也就是说super.clone() 的浅复制效果是通过Object.clone()实现的。

public class CloneExample {
    private int a;
    private int b;

    @Override
    public CloneExample clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (CloneExample)super.clone();
    }
}

CloneExample e1 = new CloneExample();
try {
    CloneExample e2 = e1.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
    e.printStackTrace();
}

1	java.lang.CloneNotSupportedException: CloneExample

以上抛出了 CloneNotSupportedException，这是因为 CloneExample 没有实现 Cloneable 接口。

应该注意的是，clone() 方法并不是 Cloneable 接口的方法，而是 Object 的一个 protected 方法。Cloneable 接口只是规定，如果一个类没有实现 Cloneable 接口又调用了 clone() 方法，就会抛出 CloneNotSupportedException。

public class CloneExample implements Cloneable {
    private int a;
    private int b;

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

2. 浅拷贝

拷贝对象和原始对象的引用类型引用同一个对象。

public class ShallowCloneExample implements Cloneable {

    private int[] arr;

    public ShallowCloneExample() {
        arr = new int[10];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = i;
        }
    }

    public void set(int index, int value) {
        arr[index] = value;
    }

    public int get(int index) {
        return arr[index];
    }

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

ShallowCloneExample e1 = new ShallowCloneExample();
ShallowCloneExample e2 = null;
try {
    e2 = e1.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
    e.printStackTrace();
}
e1.set(2, 222);
System.out.println(e2.get(2)); // 222

3. 深拷贝

拷贝对象和原始对象的引用类型引用不同对象。

public class DeepCloneExample implements Cloneable {

    private int[] arr;

    public DeepCloneExample() {
        arr = new int[10];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = i;
        }
    }

    public void set(int index, int value) {
        arr[index] = value;
    }

    public int get(int index) {
        return arr[index];
    }

    @Override
    protected DeepCloneExample clone() throws CloneNotSupportedException {
        DeepCloneExample result = (DeepCloneExample) super.clone();
        result.arr = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            result.arr[i] = arr[i];
        }
        return result;
    }
}

DeepCloneExample e1 = new DeepCloneExample();
DeepCloneExample e2 = null;
try {
    e2 = e1.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
    e.printStackTrace();
}
e1.set(2, 222);
System.out.println(e2.get(2)); // 2

4. clone() 的替代方案

使用 clone() 方法来拷贝一个对象即复杂又有风险，它会抛出异常，并且还需要类型转换。Effective Java 书上讲到，最好不要去使用 clone()，可以使用拷贝构造函数或者拷贝工厂来拷贝一个对象。

public class CloneConstructorExample {

    private int[] arr;

    public CloneConstructorExample() {
        arr = new int[10];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = i;
        }
    }

    public CloneConstructorExample(CloneConstructorExample original) {
        arr = new int[original.arr.length];
        for (int i = 0; i < original.arr.length; i++) {
            arr[i] = original.arr[i];
        }
    }

    public void set(int index, int value) {
        arr[index] = value;
    }

    public int get(int index) {
        return arr[index];
    }
}

CloneConstructorExample e1 = new CloneConstructorExample();
CloneConstructorExample e2 = new CloneConstructorExample(e1);
e1.set(2, 222);
System.out.println(e2.get(2)); // 2

2 Objects工具类

Objects类是对象工具类，它里面的的方法都是用来操作对象的。

equals方法

在JDK7添加了一个Objects工具类，它提供了一些方法来操作对象，它由一些静态的实用方法组成，这些方法是null-save（空指针安全的）或null-tolerant（容忍空指针的），用于计算对象的hashcode、返回对象的字符串表示形式、比较两个对象。

在比较两个对象的时候，Object的equals方法容易抛出空指针异常，而Objects类中的equals方法就优化了这个问题。方法如下：

public static boolean equals(Object a, Object b):判断两个对象是否相等。

我们可以查看一下源码，学习一下：

1
2
3

public static boolean equals(Object a, Object b) {  
    return (a == b) || (a != null && a.equals(b));  
}

isNull

static boolean isNull(Object obj) 判断对象是否为null，如果为null返回true。

Student s1 = null;
Student s2 = new Student("蔡徐坤", 22);

// static boolean isNull(Object obj) 判断对象是否为null,如果为null返回true
System.out.println(Objects.isNull(s1)); // true
System.out.println(Objects.isNull(s2)); // false