java.lang包—对象基类Object

原文作者：Boblim

原文地址：Java：Object类详解

一、上帝类

二、Object的类方法

三、常见面试题

Java的一些特性会让初学者感到困惑，但在有经验的开发者眼中，却是合情合理的。例如，新手可能不会理解Object类。这篇文章分成三个部分讲跟Object类及其方法有关的问题。

一、上帝类

什么是Object类？

Object类存储在java.lang包中，是所有java类(Object类除外)的终极父类。当然，数组也继承了Object类。然而，接口是不继承Object类的，原因在这里指出：Section 9.6.3.4 of the Java Language Specification

Object类中声明了以下函数，java的任何类都继承了这些函数，并且可以覆盖不被final修饰的函数。例如，没有final修饰的toString()函数可以被覆盖，但是final wait()函数就不行。我会在下文中详细说明这些函数。

protected Object clone()
boolean equals(Object obj)
protected void finalize()
Class< > getClass()
int hashCode()
String toString()
void wait()
void wait(long timeout)
void wait(long timeout, int nanos)
void notify()
void notifyAll()

可以声明要“继承Object类”吗？

可以。Object 类可以显示继承，也可以隐式继承；在代码中明确地写出继承Object类没有语法错误。即以下两种写法都正确：

importjava.lang.Object;
//明确的继承Object类
public class Employee extends Object {public static void main(String[] args) {}
}

//默认继承Object类
public class Employee{private String name;publicstaticvoidmain(String[] args){}
}

二、Object的类方法

1、关于克隆函数clone()

Java基础—复制之深拷贝与浅拷贝

2、关于wait()/notify()/ notifyAll()

Java并发编程—线程间协作方式wait()/notify()/notifyAll()原理分析

3、关于比较函数equals(Object obj)

什么时候需要重写equals()?我们知道每一个java类都继承自Object类，equals()是Object类中提供的方法之一。那么，让我们先来看看Object#equals()在Java中的原代码：

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

可以看出，只有当一个实例等于它本身的时候，equals()才会返回true值。通俗地说，此时比较的是两个引用是否指向内存中的同一个对象，也可以称做是否实例相等。而我们在使用equals()来比较两个指向值对象的引用的时候，往往希望知道它们逻辑上是否相等，而不是它们是否指向同一个对象。在这样的情况下，如果超类也没有重写equals()以实现期望的行为，这时我们就需要重写equals方法。而且这样做也使得这个类的实例可以被用做映射表(map)的键，或者集合(set)的元素，并使映射表或者集合表现出预期的行为。Object类提供的equals方法只是一个很简单的，不能适应应用程序有特殊要求的情况。比如网络对象，带有volatile属性的对象，或是带有多层子对象的复合对象，等等，是不能像String一类的对象进行简单比较的，所以提供了这样一个机制，就像serializable接口一样，既有默认的序列化方法，也提供了程序自己定制，覆盖默认方式的可能性。Object仅仅提供了一个对引用的比较，如果两个引用不是同一个那就返回false，这是无法满足大多数对象比较的需要的，所以要覆盖。

怎样重写equals()方法？重写equals()方法看起来非常简单，但是有许多改写的方式会导致错误，并且后果非常严重。要想正确改写equals()方法，你必须要遵守它的通用约定。下面是约定的内容，来自java.lang.Object的规范：

equals方法实现了等价关系(equivalence relation):

1. 自反性：对于任意的引用值x，x.equals(x)一定为true。
2. 对称性：对于任意的引用值x 和 y，当x.equals(y)返回true时，y.equals(x)也一定返回true。
3. 传递性：对于任意的引用值x、y和ｚ，如果x.equals(y)返回true，并且y.equals(z)也返回true，那么x.equals(z)也一定返回true。
4. 一致性：对于任意的引用值x 和 y，如果用于equals比较的对象信息没有被修改，多次调用x.equals(y)要么一致地返回true，要么一致地返回false。
5. 非空性：对于任意的非空引用值x，x.equals(null)一定返回false。

接下来我们通过实例来理解上面的约定。我们首先以一个简单的非可变的二维点类作为开始：

public class Point{private final int x;private final int y;public Point(int x, int y){this.x = x;this.y = y;}public boolean equals(Object o){if(!(o instanceof Point))return false;Point p = (Point)o;return p.x == x && p.y == y;}}

假设你想要扩展这个类，为一个点增加颜色信息：

public class ColorPoint extends Point{private Color color;public ColorPoint(int x, int y, Color color){super(x, y);this.color = color;}//override equasl()public boolean equals(Object o){if(!(o instanceof ColorPoint))return false;ColorPoint cp = (ColorPoint)o;return super.equals(o) && cp.color==color;}
}

我们重写了equals方法，只有当实参是另一个有色点，并且具有同样的位置和颜色的时候，它才返回true。可这个方法的问题在于，你在比较一个普通点和一个有色点，以及反过来的情形的时候，可能会得到不同的结果：

public static void main(String[] args){Point p = new Point(1, 2);ColorPoint cp = new ColorPoint(1, 2, Color.RED);System.out.println(p.equals(cp));System.out.println(cp.eqauls(p));
}

运行结果：
true
false

这样的结果显然违反了对称性，你可以做这样的尝试来修正这个问题：让ColorPoint.equals在进行“混合比较”的时候忽略颜色信息：

public boolean equals(Object o){if(!(o instanceof Point))return false;//如果o是一个普通点，就忽略颜色信息if(!(o instanceof ColorPoint))return o.equals(this);//如果o是一个有色点，就做完整的比较ColorPoint cp = (ColorPoint)o;return super.equals(o) && cp.color==color;
}

这种方法的结果会怎样呢？让我们先来测试一下：

public static void main(String[] args){ColorPoint p1 = new ColorPoint(1, 2, Color.RED);Point p2 = new Point(1, 2);ColorPoint p3 = new ColorPoint(1, 2, Color.BLUE);System.out.println(p1.equals(p2));System.out.println(p2.equals(p1));System.out.println(p2.equals(p3));System.out.println(p1.eqauls(p3));
}

运行结果：
true
true
true
false

这种方法确实提供了对称性，但是却牺牲了传递性(按照约定，p1.equals(p2)和p2.eqauals(p3)都返回true，p1.equals(p3)也应返回true)。要怎么解决呢？事实上，这是面向对象语言中关于等价关系的一个基本问题。要想在扩展一个可实例化的类的同时，既要增加新的特征，同时还要保留equals约定，没有一个简单的办法可以做到这一点。新的解决办法就是不再让ColorPoint扩展Point，而是在ColorPoint中加入一个私有的Point域，以及一个公有的视图(view)方法：

public class ColorPoint{private Point point;private Color color;public ColorPoint(int x, int y, Color color){point = new Point(x, y);this.color = color;}//返回一个与该有色点在同一位置上的普通Point对象public Point asPoint(){return point;}public boolean equals(Object o){if(o == this)return true;if(!(o instanceof ColorPoint))return false;ColorPoint cp = (ColorPoint)o;return cp.point.equals(point)&&cp.color.equals(color);}
}

还有另外一个解决的办法就是把Point设计成一个抽象的类(abstract class)，这样你就可以在该抽象类的子类中增加新的特征，而不会违反equals约定。因为抽象类无法创建类的实例，那么前面所述的种种问题都不会发生。

重写equals方法的要点：

1. 使用==操作符检查“实参是否为指向对象的一个引用”。
2. 使用instanceof操作符检查“实参是否为正确的类型”。
3. 把实参转换到正确的类型。
4. 对于该类中每一个“关键”域，检查实参中的域与当前对象中对应的域值是否匹配。对于既不是float也不是double类型的基本类型的域，可以使用==操作符进行比较；对于对象引用类型的域，可以递归地调用所引用的对象的equals方法；对于float类型的域，先使用Float.floatToIntBits转换成int类型的值，然后使用==操作符比较int类型的值；对于double类型的域，先使用Double.doubleToLongBits转换成long类型的值，然后使用==操作符比较long类型的值。
5. 当你编写完成了equals方法之后，应该问自己三个问题：它是否是对称的、传递的、一致的？(其他两个特性通常会自行满足)如果答案是否定的，那么请找到这些特性未能满足的原因，再修改equals方法的代码。

三、常见面试题

1、写出java.lang.Object类的六个常用方法？Object类中的各个方法有什么作用？

这是一个非常常见的问题，用来确定你对基础知识的熟悉程度。

2、