Java-Object类

Object类

Java中Object类是所有类的父类，也就是说Java中所有的类都继承了Object，子类可以使用Object的所有方法。

当你在创建一个类时，如果没有显示的继承任何类，那么他会自动继承Object类：

 public class Runoob extends Object{

}
public class Runoob {

}

以上两种创建类的效果完全一致。

Object提供了一些通用的方法，Java中的所有类都有这些方法，所以可以实现一些通用的功能，也可以通过重写来实现自定义的操作。

Object.clone()

clone() 方法会返回调用对象的一份潜拷贝。

1	`protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;`

重写 clone()方法时，可以修改为 public以拓宽访问条件

参数

返回值

返回一个Object类的拷贝

浅拷贝与深拷贝

浅拷贝

基本数据类型 ：直接复制其值。
引用类型 ：复制引用地址，而不是引用对象本身。这意味着拷贝后的对象和原对象共享同一个引用对象。

深拷贝

完全独立的对象副本。

基本数据类型：复制其值
引用类型：创建一个拥有完全一样内容的独立副本。

由于 Object.clone()只提供浅拷贝，如果需要深拷贝，我们需要手动实现：

在重写的 clone()方法中，首先调用 super.clone()获取浅拷贝
对于所有需要深拷贝的引用类型成员变量，手动调用他们的 clone()方法(确保他们也实现了深拷贝的 clone()方法，且继承 Cloneable接口)

`Cloneable`接口

Cloneable接口是一个标记接口(Marker Interface)。它不包含任何方法，它的唯一作用就是指示一个类是可克隆的。

重要性：如果一个类想要使用 Object的 clone()方法进行克隆，它必须实现 Cloneable接口。

1 2	`class MyClass implements Cloneable{ }`

我们看如下例子：

class Work{
    String name;
    int salary;
}

class Person  implements Cloneable{
    String name;
    Work work;

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 Person 对象并设置其属性
        Person person = new Person();
        person.name = "John Doe";
        person.work = new Work();
        person.work.name = "Software Engineer";
        person.work.salary = 100000;
  
        // 创建一个Person 的拷贝
        try{
            Person personCopy = (Person)person.clone();

            //修改拷贝对象的属性
            personCopy.name = "ulna";
            //修改引用对象内的属性
            personCopy.work.name = "Software Engineer 2";
            personCopy.work.salary = 200000;
            // 打印原对象和拷贝对象的属性
            System.out.println("Original Person: " + person.name + ", Work: " + person.work.name + ", Salary: " + person.work.salary);
            System.out.println("Copied Person: " + personCopy.name + ", Work: " + personCopy.work.name + ", Salary: " + personCopy.work.salary);
        }
        catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
  
    }
}

程序输出如下：

1 2	`Original Person: John Doe, Work: Software Engineer 2, Salary: 200000 Copied Person: ulna, Work: Software Engineer 2, Salary: 200000`

修改拷贝对象的属性后，Work类的引用由于是潜拷贝，只拷贝了引用对象的地址，所以对于拷贝对象的修改会影响原对象。

这时可能有人就会产生疑问了：

String 类也是一个引用对象，为什么对于拷贝对象的修改没有影响原对象？

这恰好是String类的不可变性造成的，在String类那一章节中我们讲到String 类是一个不可变类，因此在对String 类赋值或者修改时，会自动创建一个新的String 对象。正是由于这个原因，当我们对拷贝对象的String 类赋值时，其实是将其引用指向了另一个地址，原对象指向的String类自然不受影响。

但是倘若我们使用的是StringBuffer类呢？

class Work{
    StringBuffer name;
    int salary;
}

class Person  implements Cloneable{
    StringBuffer name;
    Work work;

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 Person 对象并设置其属性
        Person person = new Person();
        person.name = new StringBuffer("John Doe");
        person.work = new Work();
        person.work.name = new StringBuffer("Software Engineer");
        person.work.salary = 100000;
  
        // 创建一个Person 的拷贝
        try{
            Person personCopy = (Person)person.clone();

            //修改拷贝对象的属性
            personCopy.name.replace(0, personCopy.name.length() , "ulna");
            //修改引用对象内的属性
            personCopy.work.name.replace(0,personCopy.work.name.length(),"Software Engineer 2");
            personCopy.work.salary = 200000;
            // 打印原对象和拷贝对象的属性
            System.out.println("Original Person: " + person.name + ", Work: " + person.work.name + ", Salary: " + person.work.salary);
            System.out.println("Copied Person: " + personCopy.name + ", Work: " + personCopy.work.name + ", Salary: " + personCopy.work.salary);
        }
        catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
  
    }
}

那么运行结果如下：

1 2	`Original Person: ulna, Work: Software Engineer 2, Salary: 200000 Copied Person: ulna, Work: Software Engineer 2, Salary: 200000`

Object.equals()

equals()方法判断两个对象的引用是否相等。

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

参数

Object - 要比较的对象

返回值

boolean ：相等返回true，否则返回false

默认的equals()只会比较两个对象的引用即地址是否相同，不会比较内容。

Object obj1 = new Object();
Object obj2 = new Object();
Object obj3 = obj1;
 

System.out.println(obj1.equals(obj2)); // false
System.out.println(obj1.equals(obj3)); // true

重写equals()

大多数情况下，我们想要的都不是比较对象引用是否相等，而是对象中一些内容是否相等。这时我们就需要重写equals()。

我们来看下面的例子：

class Person
{
    String name;
    int age;
    String address;
  
    public Person(String name, int age, String address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }

    public boolean equals(Person person) {
        if(super.equals(person)) return true; // 检查是否是同一个对象
        return age == person.age && name.equals(person.name) && address.equals(person.address);
    }
}

或许作为java初学者的你会觉得这是一个可能略有瑕疵但总体没有大问题的equals()方法。但其实如上的写法是一个完全错误的equals重写。

首先这不是Java中的重写，而是重载。当传入不同类型的参数时会调用不同参数列表的equals()方法：

public class Main{
    public static void main (String args[]){
        Person person1 = new Person("John", 25, "123 Main St");
        Person person2 = new Person("John", 25, "123 Main St");
        Object person3 = new Person("John", 25, "123 Main St");
        //这里调用euqals(Person person)方法
        System.out.println(person1.equals(person2)); // true
        //这里调用euqals(Object obj)方法
        System.out.println(person1.equals(person3)); // false
    }
}

由于我们没有重写 equals()方法，所以在集合类数据结构中：HashSet、HashMap、HashTable这些集合中时，会导致错误重复数据或错误的查找行为，因为他们仍然在使用 euqals(Object obj)方法

public class Main{
    public static void main (String args[]){
        Person person1 = new Person("John", 25, "123 Main St");
        Person person2 = new Person("John", 25, "123 Main St");
        Object person3 = new Person("John", 25, "123 Main St");

        HashSet<Person> set = new HashSet<>();
        set.add(person1);
        set.add(person2); // 这行代码会调用equals方法，判断person1和person2是否相等

        System.out.println(set.size()); // 结果为 2，而不是 1，因为 equals() 未被重写
    }
}

潜在的 NullPointerException风险，没有对传入的参数进行 null检查

public class Main{
    public static void main (String args[]){
        Person person1 = new Person("John", 25, "123 Main St");
        Person person2 = null;

        //这里调用euqals(Person person)方法
        System.out.println(person1.equals(person2)); // true
    }
}

上面的程序编译时并不会报错，但是运行时会奔溃并打印错误：java.lang.NullPointerException

缺少类型检查，没有确认传入的类型是否为Person类

重写equals的正确步骤

Java规范明确规定了重写 equals()方法时必须遵循的五个约定。遵循这些约定是确保 equals()方法行为正确、可靠的关键。

自反性(Reflexive)：
- 对于任何非 null 的引用值 x，x.equals(x) 必须返回 true。
对称性(Symmetric)：
- 对于任何非 null 的引用值 x 和 y，如果 x.equals(y) 返回 true，那么 y.equals(x) 也必须返回 true。
传递性(Transitive)：
- 对于任何非 null 的引用值 x、y 和 z，如果 x.equals(y) 返回 true，并且 y.equals(z) 返回 true，那么 x.equals(z) 也必须返回 true。
一致性(Consistent)：
- 对于任何非 null 的引用值 x 和 y，只要 equals 比较中使用的信息没有被修改，多次调用 x.equals(y) 必须始终返回相同的结果。
对 null的处理：
- 对于任何非 null 的引用值 x，x.equals(null) 必须返回 false。

由此，我们可以得到正确重写equals()的结果如下：

@Override
public boolean equals(Object obj) {

    // 1. 检查是否同一个对象
    if (this == obj) return true;   

    // 2. 检查传入对象是否为null
    // 3. 检查类是否相同
    if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
  
    // 4. 将obj转化为当前类型
    Person person = (Person) obj;   //将Object类型转换为Person类型

    // 5. 比较所有参与equals判断的字段
    if (age != person.age) return false;  
    if (name != null ? !name.equals(person.name) : person.name != null) return false;
    return address != null ? address.equals(person.address) : person.address == null;
}

Object.hashCode()方法

hashCode()方法返回一个对象的哈希码(hash code)，这是一个整数值。

1	`public native int hashCode();`

参数

返回值

返回对象哈希值，是一个整数。

hashCode方法的主要用途在于：

为了支持基于哈希的集合类：如 HashMap、HashSet、Hashtable等
- 定位桶的位置
这些集合需要快速查找、存储和检索对象
- 先通过哈希码缩小查找范围，再使用equals()方法确认其相等性

hashCode()与equals()的关系

一致性约定：Java中约定如果两个对象 equals()方法比较是相等的，那么它们的 hashCode()方法必须返回相同的值

反之不成立：两个对象有相同的哈希码，它们不一定相等（”哈希冲突”）

重写hashCode()

当你重写了equals()方法时，你就必须重写hashCode()方法。这是java规范中的一个强制性约定。

方法：

使用Objects.hash()方法，它会自动处理null值，并且是一个安全、高效的方式。

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(field1, field2, field3);
}

不包含所有影响equals()的字段 ：hashCode()应包含所有在 equals()中用于比较的字段
使用可变字段 ：尽量避免使用可变字段计算哈希码，否则对象插入集合后修改这些字段会导致查找失败
过度复杂 ：哈希码计算应该简单高效，不要加入过多的复杂逻辑
忽略性能 ：对于频繁使用的类，可以考虑缓存哈希码值

Object.getClass()方法

Object getClass() 方法用于获取对象的运行时对象的类。

1	`public final native Class<?> getClass();`

参数

返回值

返回对象的类

特点

返回值 ：

返回一个 Class<?> 对象，表示调用该方法的对象的运行时类。

不可重写 ：

getClass() 方法是 final 的，不能被子类重写。

用途：

获取对象的运行时类型。
用于反射操作（如获取类的字段、方法、构造函数等）。

运行时类型 ：

即使对象被赋值给父类引用，getClass() 方法仍然返回实际的运行时类，而不是引用变量的类型。

class Animal {
}

class Dog extends Animal {
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog(); // 父类引用指向子类对象
        System.out.println("运行时类: " + animal.getClass().getName());
        System.out.println("是否为 Dog 类: " + (animal.getClass() == Dog.class));
    }
}

输出示例：

1 2	`运行时类: Dog 是否为 Dog 类: true`

同时Java提供了另一种方式来获取类的 Class对象，直接通过类名后加 .class 的方式。这是一种静态的方式可以直接通过类名来获取 Class 对象。

与instanceof的区别

instanceof 检查的是对象是否是某个类或其子类的实例。
getClass() 检查的是对象的 精确类型 。

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Animal animal = new Dog();
System.out.println(animal instanceof Animal); // true
System.out.println(animal.getClass() == Animal.class); // false

instanceof 只要前面的实例是后面的类或子类的实例就会返回true

而 getClass()只有在两个类对象完全相等时才会true

一个编译错误

对于如上的例子，可能有些同学会改为如下：

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Dog animal = new Dog();
System.out.println(animal instanceof Animal); // true
System.out.println(animal.getClass() == Animal.class); // false

但是会发现一个报错导致无法编译通过：

1	`Incompatible operand types Class<capture#1-of ? extends Dog> and Class<Animal>`

两段代码的区别只有animal实例的引用为Animal类和Dog类

当引用类型为 Animal类时，编译器将 animal.getClass() 的返回类型视为 Class<? extends Animal>
- 即 animal对象的类为 Animal类或者 Animal类的子类
当引用类型为 Dog 类型时，编译器将 animal.getClass() 的返回类型视为 Class<? extends Dog>
- 即 animal对象的类为 Dog类或者 Dog类的子类

而Animal.class返回的类为 Class<Animal>

Java编译器认为：将 Class<? extends Dog>与 Class<Animal>进行比较是没有意义的，因为一个 Class<? extends Dog>类并不可能是 Animal的实例。

只有 Class<? extends Animal> 类才有可能是 Animal类的实例。这一点也与我们在Java多态中学习到的：

父类的引用可以指向子类的实例
子类引用不能指向父类实例

相契合。

Onject.toString()

toString() 方法是Onject类中一个非常基础且常用的方法。它的主要目的是返回一个表示该对象的字符串。

默认实现：

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

这意味着，如果不重写 toString() 方法，任何对象调用它时，都会返回一个由以下两部分组成的字符串：

对象的运行时类名(getClass().getName())：例如 java.lang.Object、com.example.MyClass。
@符号：作为分隔符
对象的哈希码的十六进制表示(Integer.toHexString(hashCode()))：这是调用hashCode()方法返回整数值的十六进制字符串的形式。

重写toString()

当你希望对象的字符串表示能够提供有意义、易于阅读和理解的信息时，你就需要重写 toString() 方法。

很多IDE都支持自动生成类的toString()方法。

vscode自动生成toString()

假设我们有一个类如下：

public class Person {
    private String id;
    private String name;
    private int age;

    public Person(String id, String name, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person("001", "Alice", 30);
        Person p2 = new Person("002", "Bob", 25);

        // 当直接打印对象时，会自动调用其 toString() 方法
        System.out.println(p1); // 输出: Person{id='001', name='Alice', age=30}
        System.out.println(p2); // 输出: Person{id='002', name='Bob', age=25}

        // 也可以显式调用
        String p1Info = p1.toString();
        System.out.println(p1Info);
    }
}

鼠标空白处右键：
1753528067050

点击源代码操作：

1753528130553

点击Generate toString()…：

1753528195752

选择我们需要的成员变量。就会在光标处自动生成toString()方法。此外hashCode和equals也可以IDE自动生成。

wait()、notify()、notifyAll()

这三个方法是 Java 中实现线程间通信和协作的关键。它们允许线程在特定条件不满足时暂停执行（等待），并在条件满足时被其他线程唤醒。

核心概念：监视器锁(Moniter Lock)

在深入谅解这三个方法之前，理解监视器锁(Moniter Lock)是至关重要的。

每个Java对象都有一把监视器锁。你可以把它想象成每个对象自带的一个”小房间”，只有获得了这把锁的线程才能进入房间执行代码。
synchronized关键字是获取监视器锁的方式。当一个线程执行synchronized块或方法时，它必须先获取到该synchronized块/方法所关联的对象的监视器。
notify()、notifyAll() 和 wait() 方法只能在 synchronized 块或方法内部调用 。如果你在非 synchronized 块中调用它们，会立即抛出 IllegalMonitorStateException，因为这些操作都与监视器锁的状态紧密相关。

wait()方法

作用：让当前线程释放它所持有的监视器锁，并进入等待状态，直到被其他线程唤醒(通过 notify()或 notifyAll())或等待超时。

位置：必须在 synchronized块/方法内部调用。

重载形式：

wait()：无参数，无限期等待，直到被唤醒
wait(long timeout)：等待指定毫秒数，如果超时未被唤醒，线程会自动返回
wait(long timeout, int nanos)：更精细的超时等待，精确到纳秒。

工作机制：

当线程调用 obj.wait()时，它会检查自己是否持有 obj的监视器锁。如果没有，则抛出 IllegalMonitorStateException
如果持有锁，线程会立即释放obj监视器锁
线程进入obj对象的等待池，并转为等待(Waiting)状态。
线程被唤醒后(或超时)，它会尝试重新获取 obj的监视器锁。只有成功获取锁后，线程才能从wait()方法返回，继续执行。

最佳实践：wait()方法通常放在一个 while循环中，以防止虚假唤醒和条件再次变为不满足的情况。

synchronized(obj){
	while(conditionIsnotMet){
		obj.wait();
	}
}

notify()方法

作用：唤醒在该对象的监视器锁上等待池中的单个随机线程。

位置：必须在synchronized块/方法内部调用

工作机制：

当线程调用 obj.notify()时，它会检查自己是否持有obj的监视器锁。如果没有，则抛出 IllegalMonitorStateException
如果持有锁，它会从obj的等待池中随机选择一个线程，将其从等待状态移到就绪状态。
被唤醒的线程不会立即执行，它仍需要等待当前的 notify()线程释放 obj的监视器锁。一旦锁被释放，被唤醒的线程才能去竞争这把锁，成功获取后才能从 wait()方法返回。

notifyAll()方法

作用：唤醒在该对象的监视器锁上等待池中的所有线程。

位置：必须在 synchronized块/方法内部调用

工作机制：

与 notify() 类似，调用 obj.notifyAll() 时，会检查是否持有 obj 的监视器锁。
如果持有锁，它会将obj等待池中的所有线程从等待状态移到就绪(Runnable)状态
所有被唤醒的线程都会进入竞争obj监视器锁的状态。一旦当前notifyAll()线程释放了锁，这些被唤醒的线程就会开始竞争。只有一个线程能成功获取锁并继续执行，其他线程则继续等待锁。

详细的应用可以参考java多线程这篇bolg的内容。

Object.finalize()方法

finalize()方法是Object类中一个特殊的方法，它在Java虚拟机(JVM)执行垃圾回收(Garbage Collection GC)时可能会被调用。

1	`protected void finalize() throws Throwable { }`

finalize()方法主要意图是让对象在被垃圾回收器回收之前，执行一些清理操作。这些清理操作通常是针对非JAVA资源(Non-Java Resources)的，例如：

打开的文件句柄
网络连接
数据库连接
JNI(Java Native Interface)中分配的本地内存

当一个对象被判定为不再被任何引用所指向时，它就成为了垃圾回收的候选对象。在垃圾回收器最终回收这个对象之前，如果该对象重写了finalize()方法并且这个方法还没有被调用过，JVM就有机会调用它。

finalize()方法由于以下原因已经不被推荐使用：

不可预测性：你无法控制 finalize() 何时被调用，甚至不能保证它一定会被调用。这使得它不适合用于任何必须及时或可靠地释放资源的情况。
性能开销：finalize() 的执行会引入额外的性能开销。JVM 需要在垃圾回收过程中进行额外的检查和操作来处理带有 finalize() 方法的对象。这可能会导致垃圾回收的效率降低。
潜在的死锁和错误：在 finalize() 方法中执行复杂的逻辑（尤其是涉及同步或线程的操作）可能会导致死锁或其他不可预知的行为。
异常处理问题：finalize() 方法中抛出的异常会被 JVM 忽略，这意味着即使你的清理代码出错了，你也不会得到通知，从而导致资源泄露。
内存泄漏风险：如果 finalize() 方法本身存在缺陷（例如，在其中持有对其他对象的引用而不释放），可能会导致内存泄露。

鉴于 finalize() 方法的诸多缺点，Java 提供了更健壮、更可靠的机制来管理资源和执行清理操作，其中被推荐的方法是：try-with-resources语句。此处不展开讲解。

笔记

#java

Java-Object类

http://blog.ulna520.com/2025/04/06/Java-Object类_20250406_160811/

Veröffentlicht am

April 6, 2025

Urheberrechtshinweis

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Object类

Object.clone()

浅拷贝与深拷贝

浅拷贝

深拷贝

Cloneable接口

Object.equals()

重写equals()

重写equals的正确步骤

Object.hashCode()方法

hashCode()与equals()的关系

重写hashCode()

Object.getClass()方法

特点

与instanceof的区别

一个编译错误

Onject.toString()

重写toString()

vscode自动生成toString()

wait()、notify()、notifyAll()

核心概念：监视器锁(Moniter Lock)

wait()方法

notify()方法

notifyAll()方法

Object.finalize()方法

`Cloneable`接口