JDK源碼解析之 Java.lang.Object

Object類是Java中其他所有類的祖先，沒有Object類Java面向對象無從談起。作為其他所有類的基類，Object具有哪些屬性和行為，是Java語言設計背后的思維體現。

Object類位于java.lang包中，java.lang包包含著Java最基礎和核心的類，在編譯時會自動導入。Object類沒有定義屬性，一共有13個方法:

1、類構造器public Object();

大部分情況下，Java中通過形如 new A(args…)形式創建一個屬于該類型的對象。其中A即是類名，A(args…)即此類定義中相對應的構造函數。通過此種形式創建的對象都是通過類中的構造函數完成。為體現此特性，Java中規定：在類定義過程中，對于未定義構造函數的類，默認會有一個無參數的構造函數，作為所有類的基類，Object類自然要反映出此特性，在源碼中，未給出Object類構造函數定義，但實際上，此構造函數是存在的。

當然，并不是所有的類都是通過此種方式去構建，也自然的，并不是所有的類構造函數都是public。

2、private static native void registerNatives();

registerNatives函數前面有native關鍵字修飾，Java中，用native關鍵字修飾的函數表明該方法的實現并不是在Java中去完成，而是由C/C++去完成，并被編譯成了.dll，由Java去調用。方法的具體實現體在dll文件中，對于不同平臺，其具體實現應該有所不同。用native修飾，即表示操作系統，需要提供此方法，Java本身需要使用。具體到registerNatives()方法本身，其主要作用是將C/C++中的方法映射到Java中的native方法，實現方法命名的解耦。

既然如此，可能有人會問，registerNatives()修飾符為private，且并沒有執行，作用何以達到？其實，在Java源碼中，此方法的聲明后有緊接著一段靜態代碼塊：

1 private static native void registerNatives();
2 static {
3     registerNatives();
4 }

3、protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

clone()方法又是一個被聲明為native的方法，因此，我們知道了clone()方法并不是Java的原生方法，具體的實現是有C/C++完成的。clone英文翻譯為"克隆"，其目的是創建并返回此對象的一個副本，而克隆出來的副本與原來的對象沒有任何關系的。Java術語表述為：clone函數返回的是一個引用，指向的是新的clone出來的對象，此對象與原對象分別占用不同的堆空間。

4、public final native Class<?> getClass();

getClass()也是一個native方法，返回的是此Object對象的類對象/運行時類對象Class<?>。效果與Object.class相同。

首先解釋下"類對象"的概念：在Java中，類是是對具有一組相同特征或行為的實例的抽象并進行描述，對象則是此類所描述的特征或行為的具體實例。作為概念層次的類，其本身也具有某些共同的特性，如都具有類名稱、由類加載器去加載，都具有包，具有父類，屬性和方法等。于是，Java中有專門定義了一個類，Class，去描述其他類所具有的這些特性，因此，從此角度去看，類本身也都是屬于Class類的對象。為與經常意義上的對象相區分，在此稱之為"類對象"。

5、public boolean equals(Object obj);

Object類中關于equals()方法的定義：

1 public boolean equals(Object obj) {
2     return (this == obj);
3 }

由此可見，Object原生的equals()方法內部調用的正是==，與==具有相同的含義。既然如此，為什么還要定義此equals()方法？

equlas()方法的正確理解應該是：判斷兩個對象是否相等。那么判斷對象相等的標尺又是什么？

如上，在object類中，此標尺即為==。當然，這個標尺不是固定的，其他類中可以按照實際的需要對此標尺含義進行重定義。如String類中則是依據字符串內容是否相等來重定義了此標尺含義。如此可以增加類的功能型和實際編碼的靈活性。當然了，如果自定義的類沒有重寫equals()方法來重新定義此標尺，那么默認的將是其父類的equals()，直到object基類。

6、public native int hashCode();

hashCode()方法返回一個整形數值，表示該對象的哈希碼值。

hashCode()具有如下約定：

1).在Java應用程序程序執行期間，對于同一對象多次調用hashCode()方法時，其返回的哈希碼是相同的，前提是將對象進行equals比較時所用的標尺信息未做修改。在Java應用程序的一次執行到另外一次執行，同一對象的hashCode()返回的哈希碼無須保持一致；

2).如果兩個對象相等（依據：調用equals()方法），那么這兩個對象調用hashCode()返回的哈希碼也必須相等；

3).反之，兩個對象調用hasCode()返回的哈希碼相等，這兩個對象不一定相等。

即嚴格的數學邏輯表示為：兩個對象相等 <=> equals()相等 => hashCode()相等。因此，重寫equlas()方法必須重寫hashCode()方法，以保證此邏輯嚴格成立，同時可以推理出：hasCode()不相等 => equals（）不相等 <=> 兩個對象不相等。

可能有人在此產生疑問：既然比較兩個對象是否相等的唯一條件（也是沖要條件）是equals，那么為什么還要弄出一個hashCode()，并且進行如此約定，弄得這么麻煩？

其實，這主要體現在hashCode()方法的作用上，其主要用于增強哈希表的性能。

以集合類中，以Set為例，當新加一個對象時，需要判斷現有集合中是否已經存在與此對象相等的對象，如果沒有hashCode()方法，需要將Set進行一次遍歷，并逐一用equals()方法判斷兩個對象是否相等，此種算法時間復雜度為o(n)。通過借助于hasCode方法，先計算出即將新加入對象的哈希碼，然后根據哈希算法計算出此對象的位置，直接判斷此位置上是否已有對象即可。（注：Set的底層用的是Map的原理實現）

在此需要糾正一個理解上的誤區：對象的hashCode()返回的不是對象所在的物理內存地址。甚至也不一定是對象的邏輯地址，hashCode()相同的兩個對象，不一定相等，換言之，不相等的兩個對象，hashCode()返回的哈希碼可能相同。

7、public String toString();

toString()方法返回該對象的字符串表示。先看一下Object中的具體方法體：

1 public String toString() {
2    return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
3 }

toString()方法我們會經常用到，即使沒有顯式調用，但當我們使用System.out.println(obj)時，其內部也是通過toString()來實現的

toString()是由對象的類型和其哈希碼唯一確定，同一類型但不相等的兩個對象分別調用toString()方法返回的結果可能相同。

8/9/10/11/12、wait(…) / notify() / notifyAll()

wait()、notify/notifyAll() 方法是Object的本地final方法，無法被重寫。這幾個方法主要用于java多線程之間的協作.

wait()：調用此方法所在的當前線程等待，直到在其他線程上調用此方法的主調（某一對象）的notify()/notifyAll()方法。

notify/notifyAll() 的執行只是喚醒沉睡的線程，而不會立即釋放鎖，鎖的釋放要看代碼塊的具體執行情況。

wait(long timeout)/wait(long timeout, int nanos)：調用此方法所在的當前線程等待，直到在其他線程上調用此方法的主調（某一對象）的notisfy()/notisfyAll()方法，或超過指定的超時時間量。

notify()/notifyAll()：喚醒在此對象監視器上等待的單個線程/所有線程。

wait(…) / notify() | notifyAll()一般情況下都是配套使用。

13、protected void finalize();

finalize方法主要與Java垃圾回收機制有關。首先我們看一下finalized方法在Object中的具體定義：

1 protected void finalize() throws Throwable { }

我們發現Object類中finalize方法被定義成一個空方法，為什么要如此定義呢？finalize方法的調用時機是怎么樣的呢？

首先，Object中定義finalize方法表明Java中每一個對象都將具有finalize這種行為，其具體調用時機在：JVM準備對此對形象所占用的內存空間進行垃圾回收前，將被調用。由此可以看出，此方法并不是由我們主動去調用的（雖然可以主動去調用，此時與其他自定義方法無異）。