滚雪球学Java(42):探索对象的奥秘:解析Java中的Object类

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@[TOC]

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。

在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

  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:

在这里插入图片描述

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:

在这里插入图片描述

  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:

在这里插入图片描述

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:

在这里插入图片描述

  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:

在这里插入图片描述

代码拓展:

  如上段代码定义了一个名为MyClassToString的类。这个类有两个私有的整型变量xy,这里我给同学们解读下。

  toString()Object类的一个方法,所有的类都继承了Object类,可以重写这个方法。在这段代码中,toString()方法被重写了,返回一个字符串,其中包含了对象的属性xy的值。

  在main方法中,创建了一个MyClassToString的对象myClassToString,并给xy赋值为12。然后,通过调用toString()方法,将对象转换为字符串,并打印输出。输出结果为MyClass [x=1, y=2]。这段代码定义了一个名为MyClassToString的类。这个类有两个私有的整型变量xy

  toString()Object类的一个方法,所有的类都继承了Object类,可以重写这个方法。在这段代码中,toString()方法被重写了,返回一个字符串,其中包含了对象的属性xy的值。

  在main方法中,创建了一个MyClassToString的对象myClassToString,并给xy赋值为12。然后,通过调用toString()方法,将对象转换为字符串,并打印输出。输出结果为MyClass [x=1, y=2]

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

      如上涉及所有源码均已上传同步在「Gitee」,提供给同学们一对一参考学习,辅助你更迅速的掌握。

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