理解Java中物件基礎Object類

知了一笑發表於2021-09-01
Java物件Object

一、Object簡述

原始碼註釋：Object類是所有類層級關係的Root節點，作為所有類的超類，包括陣列也實現了該類的方法，注意這裡說的很明確，指類層面。

所以在Java中有一句常說的話，一切皆物件，這話並不離譜。

1、顯式擴充套件

結論驗證

既然Object作為所有類的父級別的類，則不需要在顯式的新增繼承關係，Each01編譯期就會提示移除冗餘。

public class Each01 extends Object {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(new Each01().hashCode()+";"+new ObjEa02().hashCode());
    }
}
class ObjEa02 {}
class ObjEa03 extends ObjEa02{}

這裡Each01與ObjEa02物件例項都有Object類中的hashCode方法，這裡對既有結論的驗證。

編譯檔案

再從JVM編譯層面看下位元組碼檔案，是如何載入，使用javap -c命令檢視編譯後的檔案，注意Jdk版本1.8；

javap -c Each01.class
Compiled from "Each01.java"
public class com.base.object.each.Each01 {
  public com.base.object.each.Each01();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return
}

javap -c ObjEa02.class 
Compiled from "Each01.java"
class com.base.object.each.ObjEa02 {
  com.base.object.each.ObjEa02();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return
}

javap -c ObjEa03.class 
Compiled from "Each01.java"
class com.base.object.each.ObjEa03 extends com.base.object.each.ObjEa02 {
  com.base.object.each.ObjEa03();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1 // Method com/base/object/each/ObjEa02."<init>":()V
       4: return
}

invokespecial命令：可以檢視Jvm的官方文件中的指令說明，呼叫例項化方法，和父類的初始化方法呼叫等，這裡通過三個類的層級關係，再次說明Object超類不需要顯式繼承，即使顯式宣告但編譯後原始碼依舊會清除冗餘。

2、引用與物件

通常把下面過程稱為：建立一個object物件；

Object object = new Object() ;

細節描述：宣告物件引用object；通過new關鍵字建立物件並基於預設構造方法初始化；將物件引用object指向建立的物件。

這一點可以基於Jvm執行流程去理解，所以當物件一旦失去全部引用時，會被標記為垃圾物件，在垃圾收集器執行時清理。

接受任意資料型別物件的引用

既然Object作為Java中所有物件的超類，則根據繼承關係的特點，以及向上轉型機制，Object可以接受任意資料型別物件的引用，例如在集合容器或者傳參過程，不確定物件型別時可以使用Object：

public class Each02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上轉型
        Object obj01 = new Each02Obj01("java") ;
        System.out.println(obj01);
        // 向下轉型
        Each02Obj01 each02Obj01 = (Each02Obj01)obj01;
        System.out.println("name="+each02Obj01.getName());
    }
}
class Each02Obj01 {
    private String name ;
    public Each02Obj01(String name) { this.name = name; }
    @Override
    public String toString() {
        return "Each02Obj01{" +"name='" + name +'}';
    }
    public String getName() { return name; }
}

這裡要強調一下這個向上轉型的過程：

Object obj01 = new Each02Obj01("java") ;

通過上面流程分析，這裡建立一個父類引用obj01，並指向子類Each02Obj01物件，所以在輸出的時候，呼叫的是子類的toString方法。

二、基礎方法

1、getClass

在程式執行時獲取物件的例項類，進而可以獲取詳細的結構資訊並進行操作：

public final native Class<?> getClass();

該方法在泛型，反射，動態代理等機制中有很多場景應用。

2、toString

返回物件的字串描述形式，Object提供的是類名與無符號十六進位制的雜湊值組合表示，為了能返回一個資訊明確的字串，子類通常會覆蓋該方法：

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

在Java中，列印物件的時候，會執行String.valueOf轉換為字串，該方法的底層依舊是物件的toString方法：

public void println(Object x) {
    String s = String.valueOf(x);
}
public static String valueOf(Object obj) {
    return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
}

3、equals與hashCode

  • equals：判斷兩個物件是否相等；
  • hashCode：返回物件的雜湊碼值；
public native int hashCode();
public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

equals判斷方法需要考量實際的場景與策略，例如常見的公民註冊後分配的身份ID是不能修改的，但是名字可以修改，那麼就可能存在這樣的場景：

EachUser eachUser01 = new EachUser(1,"A") ;
EachUser eachUser02 = new EachUser(1,"B") ;
class EachUser {
    private Integer cardId ;
    private String name ;
}

從程式本身看，這確實是建立兩個物件，但是放在場景下，這的確是描述同一個人，所以這時候可以在equals方法中定義比較規則，如果ID相同則視為同一個物件：

@Override
public boolean equals(Object obj) {
    if (obj != null){
        EachUser compareObj = (EachUser)obj ;
        return this.cardId.intValue()==compareObj.cardId ;
    }
    return Boolean.FALSE ;
}

這裡還要注意值型別和引用型別的區別，如果出現null比較情況，要返回false。

通常在子類中會同時覆蓋這兩個方法，這樣做法在集合容器的設計上已經體現的淋漓盡致。

4、thread相關

  • wait：執行緒進入waiting等待狀態，不會爭搶鎖物件
  • notify：隨機通知一個在該物件上等待的執行緒；
  • notifyAll：喚醒在該物件上所有等待的執行緒；
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
public final native void notify();
public final native void notifyAll();

注意這裡：native關鍵字修飾的方法，即呼叫的是原生函式，也就是常說的基於C/C++實現的本地方法，以此提高和系統層面的互動效率降低互動複雜程度。

5、clone

返回當前物件的拷貝：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

關於該方法的細節規則極度複雜，要注意下面幾個核心點：

  • 物件必須實現Cloneable介面才可以被克隆；
  • 資料型別：值型別，String型別，引用型別；
  • 深淺拷貝的區別和與之對應的實現流程；
  • 在複雜的包裝型別中，組合的不同變數型別；

6、finalize

當垃圾收集器確認該物件上沒有引用時，會呼叫finalize方法，即清理記憶體釋放資源：

protected void finalize() throws Throwable { }

通常子類不會覆蓋該方法，除非在子類中有一些其他必要的資源清理動作。

三、生命週期

1、作用域

在下面main方法執行結束之後，無法再訪問Each05Obj01的例項物件，因為物件的引用each05丟失：

public class Each05 {
    public static void main(String[] args) {
        Each05Obj01 each05 = new Each05Obj01 (99) ;
        System.out.println(each05);
    }
}

這裡就會存在一個問題，引用丟失導致物件無法訪問，但是物件在此時可能還是存在的，並沒有釋放記憶體的佔用。

2、垃圾回收機制

Java通過new建立的物件會在堆中開闢記憶體空間儲存，當物件失去所有引用時會被標記為垃圾物件，進而被回收；

這裡涉及下面幾個關鍵點：

  • Jvm中垃圾收集器會監控建立的物件 ；
  • 當判斷物件不存在引用時，會執行清理動作；
  • 完成物件清理後會重新整理記憶體空間；

這裡存在一個很難理解的概念，即物件不存在引用的判斷，也就是常說的可達性分析演算法：基於物件到根物件的引用鏈是否可達來判斷物件是否可以被回收；GC-Roots根引用集合，也可以變相理解為存活物件的集合。(詳見JVM系列)

通過Object物件的分析，結合Java方方面面的機制和設計，可以去意會一些所謂的程式設計思想。

同系列：Wiki文件 | List分析 | Map分析 | IO流核心 | 動態代理 | 物件導向

四、原始碼地址

GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
Wiki·地址
https://gitee.com/cicadasmile/butte-java-note/wikis

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