分析 JDK 源碼丨Java Object

Object 相關概念

Object 是 java 中的頂級父類,它是所有類的超類,所有對象以及數組均會實現這個類提供的方法

JVM 在編譯源碼過程中,遇到沒有繼承 Object 的對象時,編譯器會指定默認父類 Object

接口沒有繼承頂級父類,但會隱式的聲明一套和 Object 中的方法簽名完全一樣的方法,這也就符合萬物皆對象的面向對象思想,任何對象直接或間接的跟 Object 對象有關


Object 類源碼中的關鍵方法

public class Object {

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

registerNatives():注冊本地方法

它會注冊除 registerNatives外的所有本地方法。當 java 程序需要調用本地方法時,jvm 會在加載的動態文件里定位并鏈接該本地方法,從而得以執行此方法。

在類被加載時就調用 registerNatives() 的用意是此時是程序主動將本地方法鏈接到調用方,當 java 程序需要調用本地方法時可直接調用,省去了jvm再去定位并鏈接的這一步,這樣做的好處是:

  1. 更加方便且提高了執行效率
  2. 當本地方法在程序運行中有更新,調用 registerNatives() 可及時實現更新
  3. Java程序需要調用一個本地應用提供的方法時,因為虛擬機只會檢索本地動態庫,因而虛擬機是無法定位到本地方法實現的,這個時候就只能使用 registerNatives() 進行主動鏈接
  4. 通過 registerNatives() 在定義本地方法的實現時,可以不遵守 JNI 的命名規范
    ···
    public final native Class<?> getClass();

getClass():返回此對象的運行時類

返回值是 Class 類型,通過返回的 Class 對象我們可以獲取目標類中包含的所有方法、所有變量、構造函數等

    ···
    public native int hashCode();

hashCode():返回此對象的存儲地址。主要用于判斷對象是否相同,可提高查詢、存儲操作的效率

equals():比較。但它有不同的提供來源

    // 這是 Object 類提供的 equals()
    ···
    public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }
    ···

Object 類提供的 equals 方法實際上是比較兩個對象的哈希值

    // 這是 String 類提供的 equals()
    ···
    public boolean equals(Object anObject) {
        if (this == anObject) {
            return true;
        }
        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = value.length;
            if (n == anotherString.value.length) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    ···

String 類提供的 equals 方法也會比較哈希值,但并不僅僅之是比較哈希值

如果兩個對象的哈希值相同就說明它們包含的內容一定是相同的,直接返回 true,但如果哈希值不同且傳參進來的對象非 String 類型則直接返回 false

當兩個對象均為 String 類型且長度一致時,則通過 while 循環逐個字符進行比對,并返回最終對比結果

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

toString():獲取對象的字符串表現形式,組合方式為:類名+@+十六進制哈希碼。當然了,獲取這樣的數據實際意義不大,一般我們都是通過重寫對象 toString() 來傳遞更多具體的數據,如:重寫實體 Bean 的 toString() 觀察數據是否正確或完整

    ···
    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
    ···

clone():創建對象的副本并返回

提供克隆功能的目標對象需實現 Cloneable 接口并重寫 clone(),實現此功能遇到以下場景時會涉及兩個概念,依需而選:

如果此對象被復制的屬性都是基本類型,那么只需要實現當前類的 Cloneable 機制就可以了,這種稱之為淺拷貝。如果被復制對象的屬性中包含其它實體類對象的引用,且這些實體類對象都需要實現cloneable接口并覆蓋clone()方法,這種稱之為深拷貝(其它實體類不實現 Cloneable 機制也可進行拷貝,但就是淺拷貝了,這時指針是指向此實體類原地址的,而非新建地址,因為它并未創建副本)

淺拷貝:被復制對象的所有值屬性都含有與原來對象的相同,而所有的對象引用屬性仍然指向原來的對象
深拷貝:在淺拷貝的基礎上,所有引用其它對象的變量也進行了clone,并指向被復制過的新對象

    ···
    public final native void notify();
    ···

notify():喚醒正在等待此對象的監視器

線程成為此對象監視器的方法有三種:通過執行此對象的 Synchronized 方法、通過執行屬于此對象的 Synchronized 代碼塊、通過執行該類的靜態 Synchronized 方法,如果該線程不是鎖的持有者,則會拋出 IllegalMonitorStateException 異常

當喚醒發生時,如果有多個線程正在等待此對象,那么其中一個將會被喚醒,但選擇是隨機的(這取決于虛擬機中本功能的具體實現代碼)

    ···
    public final native void notifyAll();
    ···

notifyAll():喚醒正在等待此對象監視器的所有線程

但此時這些等待線程不會立即執行,它們需要等待調用 notifyAll() 的線程釋放掉鎖后才會執行。同樣的,如果該線程不是鎖的持有者,調用 notifyAll() 會拋出 IllegalMonitorStateException 異常

    ···
    public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

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

    ···
    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);
    }
    ···

wait() / wait(long timeout) / wait(long timeout, int nanos):使調用該方法的線程釋放共享資源鎖,然后從運行狀態退出,進入等待隊列,直到被再次喚醒 或 定時等待 N 毫秒(如果沒有通知就超時返回)

使用時首先要獲得鎖,需在 synchronized 方法或 synchronized 代碼塊中調用,由 notify()notifyAll() 喚醒

    ···
    protected void finalize() throws Throwable { }

finalize():資源回收

它會在gc啟動,該對象被回收的時候調用


常見問題

final / finally() / finalize() 的區別

final 修飾符,可修飾屬性、方法、類。修飾屬性時表示常量,只可被賦值一次,修飾方法時表示方法鎖定,以防止繼承類對其進行更改,修飾類表示常量類不可被繼承(final類中所有的成員方法也都會隱式的定義為final方法)

finally 異常處理,它只能用在try/catch語句中,并且附帶一個語句塊,表示這段語句最終一定會被執行(不管有沒有拋出異常),經常被用在需要釋放資源的情況下

finalized() 資源回收,它會在gc啟動,該對象被回收的時候調用,用于釋放某些資源


本篇將持續更新 Object 相關知識,一起查漏補缺學個痛快!

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