探索对象的奥秘：解析Java中的Object类

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前言

  在Java中，所有的对象都是从Object类继承而来的。因此，理解Object类的属性和方法，对于熟悉Java编程语言至关重要。本文将介绍Object类的基本属性和方法，并解释它们在Java编程中的作用。

摘要

  本文以Java开发语言为例，详细介绍了Object类的基本属性和方法。其中，介绍了Object类的equals()方法、hashCode()方法和toString()方法的作用，以及如何重写它们以满足我们自己的需要。此外，还介绍了getClass()方法、wait()方法、notify()方法和notifyAll()方法的作用，在多线程编程中有重要的用途。

Object类方法介绍

Object类基本属性和方法

  在Java中，所有的类都是从Object类继承而来的。因此，Object类是Java中所有类的父类。Object类中包含了一些基本的属性和方法，用于操作对象。

equals()方法

  equals()方法用于比较两个对象是否相等。如果两个对象相等，即它们的引用指向同一个对象，或者它们的值相等，则equals()方法返回true，否则返回false。对于自定义的类，需要重写equals()方法以实现自定义的比较逻辑。

hashCode()方法

  hashCode()方法返回对象的哈希码，用于将对象存储到哈希表中。如果两个对象相等，则它们的哈希码也必须相等。因此，对于自定义的类，需要重写hashCode()方法以保证哈希表中存储的对象是按照自定义的比较逻辑排列的。

toString()方法

  toString()方法返回对象的字符串表示。默认情况下，toString()方法返回对象的类名和哈希码。对于自定义的类，需要重写toString()方法以返回自定义的字符串表示。

getClass()方法

  getClass()方法返回对象的类类型。在Java中，类也是一个对象，因此可以使用getClass()方法获取类的类类型。

wait()方法、notify()方法和notifyAll()方法

  wait()方法、notify()方法和notifyAll()方法用于在多线程编程中实现线程间的协作。其中，wait()方法使线程进入等待状态，直到其它线程调用notify()方法或notifyAll()方法唤醒它；notify()方法和notifyAll()方法用于唤醒进入等待状态的线程。这三个方法只能在同步代码块中使用。

自定义类中的Object类方法

  除了继承Object类中的属性和方法之外，每个Java类都可以重写Object类中的方法，以实现自定义的逻辑。

重写equals()方法

在自定义的类中重写equals()方法时，需要遵循以下原则：

• 自反性：一个对象必须等于它本身。
• 对称性：如果A等于B，则B等于A。
• 传递性：如果A等于B，B等于C，则A等于C。
• 一致性：如果两个对象没有改变，那么它们之间的相等关系就不应该改变。
• 非空性：任何对象都不应该等于null。

  在重写equals()方法时，需要判断参数是否为null，是否是当前类的实例，以及是否满足自定义的比较逻辑。

重写hashCode()方法

  在自定义的类中重写hashCode()方法时，需要保证相等的对象有相等的哈希码。通常情况下，可以根据对象的属性计算哈希码，并将它们相加得到最终的哈希码。

重写toString()方法

在自定义的类中重写toString()方法时，需要返回自定义的字符串表示。

实现

1. Object类的实现

  在Java中，每个类都继承自Object类。这意味着，如果你创建了一个类，但没有显式地指定它的父类，那么它将自动继承Object类。

  Object类是一个非常简单的类。它只有一个无参构造方法，没有成员变量，只有一些方法。以下是Object类的声明：

public class Object {
   public Object() {}
   public native int hashCode();
   public boolean equals(Object obj) {
      return (this == obj);
   }
   protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
   public String toString() {
      return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
   }
   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 {
      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 >= 500000 || (nanos != 0 && timeout == 0)) {
         timeout++;
      }
      wait(timeout);
   }
   public final void wait() throws InterruptedException {
      wait(0);
   }
   protected void finalize() throws Throwable { }
}

  在上面的代码中，我们可以看到Object类的构造方法，hashCode()，equals()，clone()，toString()等方法。

Java Object类位于java.lang包中。有想法的同学可以仔细去研读下。

2. equals()方法

  equals()方法是Object类中最重要的方法之一。它用于比较两个对象是否相等。以下是equals()方法的声明：

public boolean equals(Object obj)

  如果两个对象相等，那么equals()方法应该返回true。如果它们不相等，应该返回false。如果你没有覆盖equals()方法，那么默认实现将使用==运算符来比较两个对象的引用地址。

在实现equals()方法时，需要遵循以下几个原则：

• 自反性：对于任何非空引用x，x.equals(x)应该返回true。
• 对称性：对于任何非空引用x和y，如果x.equals(y)返回true，则y.equals(x)也应该返回true。
• 传递性：对于任何非空引用x、y和z，如果x.equals(y)返回true，并且y.equals(z)也返回true，则x.equals(z)也应该返回true。
• 一致性：对于任何非空引用x和y，如果没有修改它们之间的比较信息，则多次调用x.equals(y)应该返回相同的结果。
• 非空性：对于任何非空引用x，x.equals(null)应该返回false。

以下是一个实现equals()方法的例子：

package com.demo.javase.day42;

/**
 * 实现equals()方法的例子
 *
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/10/12 15:09
 */
public class MyClassToEquals {

    private int x;
    private int y;

    //重写equals()
    public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof MyClassToEquals)) { // 检查o是否是MyClassToEquals类型
            return false;
        }
        MyClassToEquals obj = (MyClassToEquals) o; // 强制转换为MyClassToEquals类型
        return obj.x == x && obj.y == y; // 比较x和y
    }
}

  在这个例子中，我们覆盖了equals()方法来比较MyClassToEquals对象的x和y变量。我们首先检查传入的对象是否是MyClassToEquals类型，然后将其转换为MyClassToEquals类型。最后，我们比较x和y的值。

  而对equals()源码来看，实现方式是非常简单粗暴的，通常并不推荐使用，因为在实际应用中，我们需要比较的是对象的内容是否相等，而不是仅仅比较它们的引用地址。正确的实现方式需要比较对象的每个属性是否都相等，包括它们的类型、值等。

  根据如上重写equals()方法后，我们可以进行示例测试。

测试代码如下：

package com.demo.javase.day42;

/**
 * 实现equals()方法的例子
 *
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/10/12 15:09
 */
public class MyClassToEquals {

    private int x;
    private int y;

    //重写equals()
    public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof MyClassToEquals)) { // 检查o是否是MyClassToEquals类型
            return false;
        }
        MyClassToEquals obj = (MyClassToEquals) o; // 强制转换为MyClassToEquals类型
        return obj.x == x && obj.y == y; // 比较x和y
    }

    public static void main(String[] args) {

        MyClassToEquals myClassToEquals_1 = new MyClassToEquals();
        MyClassToEquals myClassToEquals_2 = new MyClassToEquals();
        myClassToEquals_1.x = 1;
        myClassToEquals_1.y = 2;

        myClassToEquals_2.x = 1;
        myClassToEquals_2.y = 2;

        System.out.println(myClassToEquals_1.equals(myClassToEquals_2));
    }

}

测试结果如下：

3. hashCode()方法

  hashCode()方法是Object类另一个重要的方法。它用于返回一个对象的哈希码。哈希码是一个整数，用于表示对象的状态。

  在Java中，哈希码通常用于在散列表中查找对象。如果你不重新实现hashCode()方法，它将返回对象的默认哈希码，该哈希码是根据对象的内存地址计算得出的。所以，如果两个对象的引用地址不同，它们的哈希码也会不同。

  为了正确地使用散列表，你需要重新实现hashCode()方法，并确保如果两个对象相等，它们的哈希码也相等。以下是hashCode()方法的声明：

public native int hashCode();

在重新实现hashCode()方法时，需要遵循以下原则：

• 如果两个对象相等，那么它们的哈希码必须相等。
• 如果两个对象不相等，它们的哈希码不需要相等。但是，如果哈希码相等，则需要调用equals()方法来检查这两个对象是否真的相等。

以下是一个实现hashCode()方法的例子：

package com.demo.javase.day42;

/**
 * 实现hashCode()方法的例子
 *
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/10/12 14:54
 */
public class MyClassToHashCode {

    private int x;
    private int y;

    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + x;
        result = prime * result + y;
        return result;
    }
}

  在这个例子中，我们重写了hashCode()方法以返回基于x和y变量的哈希码。我们使用31作为质数来生成哈希码。这里的关键在于使用质数，可以减少哈希码冲突的可能性。

测试结果如下：

  如果不重写hashCode()方法，则输出的是对象的默认哈希码，也就是对象在内存中的地址经过哈希算法处理后的值。演示截图如下：

4. toString()方法

  toString()方法是Object类的另一个重要方法。它用于返回一个对象的字符串表示形式。该字符串通常包含对象的类型和一些有用的信息。

  在Java中，toString()方法通常用于将对象转换为字符串。例如，如果你有一个Person类，你可以通过调用person.toString()来获取该Person对象的字符串表示形式。

以下是toString()方法的声明：

public String toString()

以下是一个实现toString()方法的例子：

package com.demo.javase.day42;

/**
 * 实现toString()方法的例子
 *
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/10/12 14:55
 */
public class MyClassToString {

    private int x;
    private int y;

    public String toString() {
        return "MyClass [x=" + x + ", y=" + y + "]";
    }


    public static void main(String[] args) {

        MyClassToString myClassToString = new MyClassToString();
        myClassToString.x = 1;
        myClassToString.y = 2;
        System.out.println(myClassToString.toString());
    }
}

  在这个例子中，我们重写了toString()方法以返回一个包含x和y变量的字符串。这个字符串可以让我们更好地理解MyClass对象的状态。

测试结果如下：

  如果对象没有重写 toString 方法，直接调用 toString 方法会输出对象的类名和内存地址的字符串表示。例如，一个没有重写 toString 方法的 Object 对象，调用 toString 方法会输出类似于以下形式的字符串：getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode())。演示结果如下：

总结

  Object类是所有Java类的父类，它包含了一些基本的属性和方法，用于操作对象。对于自定义的类，需要重写Object类中的方法以满足自己的需求。在Java中，类也是一个对象，可以使用getClass()方法获取类的类类型。wait()方法、notify()方法和notifyAll()方法用于在多线程编程中实现线程间的协作。理解Object类的属性和方法，对于熟悉Java编程语言至关重要。

参考资料

• 《Java编程思想》
• Java官方文档

附录源码

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