深入研究java.lang.Object類

標籤：java   object   equals   tostring   wait   

前言：Java的類庫日益龐大，所包含的類和介面也不計其數。但其中有一些非常重要的類和介面，是Java類庫中的核心部分。常見的有String、Object、Class、Collection、ClassLoader、System、Runtime...，掌握類是靈活Java這門語言的基礎。而這些類一般都很好理解和運用，需要做深入的研究和實踐才能掌握。

 

一、概述：
       Object類是所有Java類的祖先。每個類都使用 Object 作為超類。所有對象（包括數組）都實現這個類的方法。
在不明確給出超類的情況下，Java會自動把Object作為要定義類的超類。
      可以使用類型為Object的變數指向任意類型的對象。
      Object類有一個預設構造方法pubilc Object()，在構造子類執行個體時，都會先調用這個預設構造方法。
      Object類的變數只能用作各種值的通用持有人。要對他們進行任何專門的操作，都需要知道它們的原始類型並進行類型轉換。例如：
      Object obj = new MyObject();
      MyObject x = (MyObject)obj;

 

二、API預覽
    Object()
    預設構造方法
    clone() 
    建立並返回此對象的一個副本。 
    equals(Object obj) 
    指示某個其他對象是否與此對象“相等”。 
    finalize() 
    當記憶體回收行程確定不存在對該對象的更多引用時，由對象的記憶體回收行程調用此方法。 
    getClass() 
    返回一個對象的運行時類。 
    hashCode() 
    返回該對象的雜湊碼值。 
    notify() 
    喚醒在此對象監視器上等待的單個線程。 
    notifyAll() 
    喚醒在此對象監視器上等待的所有線程。 
    toString() 
    返回該對象的字串表示。 
    wait() 
    導致當前的線程等待，直到其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法。 
    wait(long timeout) 
    導致當前的線程等待，直到其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超過指定的時間量。 
    wait(long timeout, int nanos) 
    導致當前的線程等待，直到其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者其他某個線程中斷當前線程，或者已超過某個實際時間量。

 

三、方法使用說明
1、equals()方法：用於測試某個對象是否同另一個對象相等。它在Object類中的實現是判斷兩個對象是否指向同一塊記憶體地區。這中測試用處不大，因為即使內容相同的對象，記憶體地區也是不同的。如果想測試對象是否相等，就需要覆蓋此方法，進行更有意義的比較。例如
class Employee{
... //此例子來自《java核心技術》卷一
    public boolean equals(Object otherObj){
        //快速測試是否是同一個對象
        if(this == otherObj) return true;
        //如果顯式參數為null，必須返回false
        if(otherObj == null) reutrn false;
        //如果類不匹配，就不可能相等
        if(getClass() != otherObj.getClass()) return false;
        
        //現在已經知道otherObj是個非空的Employee對象
        Employee other = (Employee)otherObj;

        //測試所有的欄位是否相等
        return name.equals(other.name)
            && salary == other.salary
            && hireDay.equals(other.hireDay);
    }
}
Java語言規範要求equals方法具有下面的特點：
自反性：對於任何非Null 參考值 x，x.equals(x) 都應返回 true。 
對稱性：對於任何非Null 參考值 x 和 y，若且唯若 y.equals(x) 返回 true 時，x.equals(y) 才應返回 true。 
傳遞性：對於任何非Null 參考值 x、y 和 z，如果 x.equals(y) 返回 true，並且 y.equals(z) 返回 true，那麼 x.equals(z) 應返回 true。 
一致性：對於任何非Null 參考值 x 和 y，多次調用 x.equals(y) 始終返回 true 或始終返回 false，前提是對象上 equals 比較中所用的資訊沒有被修改。 
對於任何非Null 參考值 x，x.equals(null) 都應返回 false。

從這裡看出，上面的例子是Java規範的equals方法的標準實現，推薦用上面例子的寫法實作類別的equals方法。

 

2、toString()：返回該對象的字串表示。Object類中的toString()方法會列印出類名和對象的記憶體位置。幾乎每個類都會覆蓋該方法，以便列印對該對象目前狀態的表示。大多數（非全部）toString()方法都遵循如下格式：類名[欄位名＝值，欄位名＝值...]，當然，子類應該定義自己的toString()方法。例如：

public String toString(){
    reurn "Employee[name=" + name + ",salary=" + salary + ",hireDay=" + hireDay + "]";
}
toString()方法是非常重要的調試工具，很多標準類庫中的類都定義了toString()方法，以便程式員獲得有用的調試資訊。

3、clone():建立並返回此對象的一個副本。“副本”的準確含義可能依賴於對象的類。這樣做的目的是，對於任何對象 x，

運算式： x.clone() != x為 true，運算式： x.clone().getClass() == x.getClass()也為 true，但這些並非必須要滿足的要求。

一般情況下： x.clone().equals(x)為 true，但這並非必須要滿足的要求。

 

4、notify():喚醒在此對象監視器上等待的單個線程。如果所有線程都在此對象上等待，則會選擇喚醒其中一個線程。選擇是任意性的，並在對實現做出決定時發生。線程通過調用其中一個 wait 方法，在對象的監視器上等待。 
    直到當前線程放棄此對象上的鎖定，才能繼續執行被喚醒的線程。被喚醒的線程將以常規方式與在該對象上主動同步的其他所有線程進行競爭；例如，喚醒的線程在作為鎖定此對象的下一個線程方面沒有可靠的特權或劣勢。 

此方法只應由作為此對象監視器的所有者的線程來調用。通過以下三種方法之一，線程可以成為此對象監視器的所有者：

• 通過執行此對象的同步執行個體方法。
• 通過執行在此對象上進行同步的 synchronized 語句的本文。
• 對於 Class 類型的對象，可以通過執行該類的同步靜態方法。

一次只能有一個線程擁有對象的監視器。 

5、notifyAll():喚醒在此對象監視器上等待的所有線程。線程通過調用其中一個 wait 方法，在對象的監視器上等待。

直到當前線程放棄此對象上的鎖定，才能繼續執行被喚醒的線程。被喚醒的線程將以常規方式與在該對象上主動同步的其他所有線程進行競爭；例如，喚醒的線程在作為鎖定此對象的下一個線程方面沒有可靠的特權或劣勢。 

6、wait(long timeout)：在其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超過指定的時間量前，導致當前線程等待。 
當前線程必須擁有此對象監視器。 
此方法導致當前線程（稱之為 T）將其自身放置在對象的等待集中，然後放棄此對象上的所有同步要求。出於線程調度目的，在發生以下四種情況之一前，線程 T 被禁用，且處於休眠狀態： 

• 其他某個線程調用此對象的 notify 方法，並且線程 T 碰巧被任選為被喚醒的線程。 
• 其他某個線程調用此對象的 notifyAll 方法。 
• 其他某個線程中斷線程 T。 
• 大約已經到達指定的實際時間。但是，如果 timeout 為零，則不考慮實際時間，在獲得通知前該線程將一直等待。 然後，從對象的等待集中刪除線程 T，並重新進行線程調度。然後，該線程以常規方式與其他線程競爭，以獲得在該對象上同步的權利；一旦獲得對該對象的控制權，該對象上的所有其同步聲明都將被恢複到以前的狀態，這就是調用 wait 方法時的情況。然後，線程 T 從 wait 方法的調用中返回。所以，從 wait 方法返回時，該對象和線程 T 的同步狀態與調用 wait 方法時的情況完全相同。 

在沒有被通知、中斷或逾時的情況下，線程還可以喚醒一個所謂的虛假喚醒 (spurious wakeup)。雖然這種情況在實踐中很少發生，但是應用程式必須通過以下方式防止其發生，即對應該導致該線程被提醒的條件進行測試，如果不滿足該條件，則繼續等待。換句話說，等待應總是發生在迴圈中，如下面的樣本： 
synchronized (obj) {
while (<condition does not hold>)
obj.wait(timeout);
... // Perform action appropriate to condition
}

7、wait(long timeout,  int nanos)：在其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者其他某個線程中斷當前線程，或者已超過某個實際時間量前，導致當前線程等待。 

此方法類似於一個參數的 wait 方法，但它允許更好地控制在放棄之前等待通知的時間量。用毫微秒度量的實際時間量可以通過以下公式計算出來： 
1000000*timeout+nanos在其他所有方面，此方法執行的操作與帶有一個參數的 wait(long) 方法相同。需要特別指出的是，wait(0, 0) 與 wait(0) 相同。 

當前線程必須擁有此對象監視器。該線程發布對此監視器的所有權，並等待下面兩個條件之一發生： 

• 其他線程通過調用 notify 方法，或 notifyAll 方法通知在此對象的監視器上等待的線程醒來。 
• timeout 毫秒值與 nanos 毫微秒參數值之和指定的逾時時間已用完。 

然後，該線程等到重新獲得對監視器的所有權後才能繼續執行。 
對於某一個參數的版本，實現中斷和虛假喚醒是有可能的，並且此方法應始終在迴圈中使用： 
synchronized (obj) {
while (<condition does not hold>)
obj.wait(timeout, nanos);
... // Perform action appropriate to condition
}
 

8、wait()：在其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，導致當前線程等待。換句話說，此方法的行為就好像它僅執行 wait(0) 調用一樣。 

當前線程必須擁有此對象監視器。該線程發布對此監視器的所有權並等待，直到其他線程通過調用 notify 方法，或 notifyAll 方法通知在此對象的監視器上等待的線程醒來。然後該線程將等到重新獲得對監視器的所有權後才能繼續執行。 

對於某一個參數的版本，實現中斷和虛假喚醒是可能的，而且此方法應始終在迴圈中使用： 
synchronized (obj) {
while (<condition does not hold>)
obj.wait();
... // Perform action appropriate to condition
}

9、finalize()：當記憶體回收行程確定不存在對該對象的更多引用時，由對象的記憶體回收行程調用此方法。子類重寫 finalize 方法，以配置系統資源或執行其他清除。 
finalize 的常規協定是：當 JavaTM 虛擬機器已確定尚未終止的任何線程無法再通過任何方法訪問此對象時，將調用此方法，除非由於準備終止的其他某個對象或類的終結操作執行了某個操作。finalize 方法可以採取任何操作，其中包括再次使此對象對其他線程可用；不過，finalize 的主要目的是在不可撤消地丟棄對象之前執行清除操作。例如，表示輸入/輸出串連的對象的 finalize 方法可執行顯式 I/O 事務，以便在永久丟棄對象之前中斷串連。

Object 類的 finalize 方法執行非特殊性操作；它僅執行一些常規返回。Object 的子類可以重寫此定義。 

Java 程式設計語言不保證哪個線程將調用某個給定對象的 finalize 方法。但可以保證在調用 finalize 時，調用 finalize 的線程將不會持有任何使用者可見的同步鎖定。如果 finalize 方法拋出未捕獲的異常，那麼該異常將被忽略，並且該對象的終結操作將終止。 

在啟用某個對象的 finalize 方法後，將不會執行進一步操作，直到 JAVA 虛擬機器再次確定尚未終止的任何線程無法再通過任何方法訪問此對象，其中包括由準備終止的其他對象或類執行的可能操作，在執行該操作時，對象可能被丟棄。 

對於任何給定對象，JAVA 虛擬機器最多隻調用一次 finalize 方法。 

finalize 方法拋出的任何異常都會導致此對象的終結操作停止，但可以通過其他方法忽略它。

深入研究java.lang.Object類