JDK8中Object和Objects源码解析

1.Object类概述

类Object是类层次结构的根类，每个类都使用Object作为超类，所有对象(包括数组)都实现这个类的方法。

 

2.Object源码解析

public class Object提供了如下最常见的方法： 

private static native void registerNatives();

static {

    registerNatives(); // 实现JVM到底层C的方法映射  

}

 

// 返回Object的运行时类，返回的Class对象是由所表示类的static synchronized方法锁定的对象。实际结果类型是Class<? extends |X|>，其中|X|表示清除表达式中的静态类型，该表达式调用getClass。例如以下代码片段中不需要强制转换：Number n = 0; Class<? extends Number> c = n.getClass();

public final native Class<?> getClass();

 

// 返回该对象的哈希码值。支持此方法是为了提高哈希表(java.util.HashMap提供的哈希表）的性能。hashCode的常规协定是：在Java应用程序执行期间，在对同一对象多次调用hashCode方法时，必须一致地返回相同的整数，前提是将对象进行equals比较时所用的信息没有被修改。从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另一次执行，该整数无需保持一致。如果根据equals(Object)方法，两个对象是相等的，那么对这两个对象中的每个对象调用hashCode方法都必须生成相同的整数结果。如果根据equals(java.lang.Object)方法，两个对象不相等，那么对这两个对象中的任一对象上调用hashCode方法不要求一定生成不同的整数结果。但是程序员应该意识到，为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。实际上（As much as is reasonably practical），由Object类定义的hashCode方法确实会针对不同的对象返回不同的整数。(这一般是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的，但是Java^TM编程语言不需要这种实现技巧)。

public native int hashCode();

 

// 指示其他某个对象是否与此对象“相等”。equals方法在非空对象引用上实现相等关系：

自反性：对于任何非空引用值x，x.equals(x)都应返回true。

对称性：对于任何非空引用值x和y，当且仅当y.equals(x)返回true时，x.equals(y)才应返回true。

传递性：对于任何非空引用值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)应返回true。

一致性：对于任何非空引用值x和y，多次调用x.equals(y)始终返回true或始终返回false，前提是对象上equals比较中所用的信息没有被修改。

对于任何非空引用值x，x.equals(null)都应返回false。Object类的equals方法实现对象上差别可能性最大的相等关系；即，对于任何非空引用值x和y，当且仅当x和y引用同一个对象时，此方法才返回true（x == y具有值true）。

注意：当此方法被重写时，通常有必要重写hashCode方法，以维护hashCode方法的常规协定，该协定声明相等对象必须具有相等的哈希码。

public boolean equals(Object obj) {

    return (this == obj);

}

 

// 创建并返回此对象的一个副本。“副本”的准确含义可能依赖于对象的类。对于任何对象x，表达式：x.clone()!= x为true，x.clone().getClass() ==x.getClass()也为true，但这些并非必须要满足的要求。一般情况下：x.clone().equals(x)为true，但这并非必须要满足的要求。按照惯例，返回的对象应该通过调用super.clone获得。如果一个类及其所有的超类（Object除外）都遵守此约定，则x.clone().getClass()==x.getClass()。

按照惯例，此方法返回的对象应该独立于该对象（正被复制的对象）。要获得此独立性，在super.clone返回对象之前，有必要对该对象的一个或多个字段进行修改。这通常意味着要复制包含正在被复制对象的内部“深层结构”的所有可变对象，并使用对副本的引用替换对这些对象的引用。如果一个类只包含基本字段或对不变对象的引用，那么通常不需要修改super.clone返回的对象中的字段。

Object类的clone方法执行特定的复制操作。首先如果此对象的类不能实现接口Cloneable，则会抛出CloneNotSupportedException。注意所有的数组都被视为实现接口Cloneable,一个数组类型T[]的克隆方法的返回类型是T[]，T是任何原始类型的引用。否则，此方法会创建此对象的类的一个新实例，并像通过分配那样，严格使用此对象相应字段的内容初始化该对象的所有字段；这些字段的内容没有被自我复制。所以，此方法执行的是该对象的“浅表复制”，而不“深层复制”操作。Object类本身不实现接口Cloneable，所以在类为Object的对象上调用clone方法将会导致在运行时抛出异常。

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

 

// 返回该对象的字符串表示。通常，toString方法会返回一个“以文本方式表示”此对象的字符串。结果应是一个简明但易于读懂的信息表达式。建议所有子类都重写此方法。

Object类的toString方法返回一个字符串，该字符串由类名（对象是该类的一个实例）、at标记符“@”和此对象哈希码的无符号十六进制表示组成。换句话说，该方法返回一个字符串，它的值等于：getClass().getName() + '@' + Integer.toHexString(hashCode())

public String toString() {

    return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());

}

 

// 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。如果所有线程都在此对象上等待，则会选择唤醒其中一个线程。选择是任意性的，并在对实现做出决定时发生。线程通过调用其中一个wait方法，在对象的监视器上等待。直到当前线程放弃此对象上的锁定，才能继续执行被唤醒的线程。被唤醒的线程将以常规方式与在该对象上主动同步的其他所有线程进行竞争；例如，唤醒的线程在作为锁定此对象的下一个线程方面没有可靠的特权或劣势。

此方法只应由作为此对象监视器的所有者的线程来调用。通过以下三种方法之一，线程可以成为此对象监视器的所有者：

  通过执行此对象的同步实例方法。

  通过执行在此对象上进行同步的synchronized语句的正文。

  对于Class类型的对象，可以通过执行该类的同步静态方法。

一次只能有一个线程拥有对象的监视器。

抛出：IllegalMonitorStateException - 如果当前线程不是此对象监视器的所有者。

public final native void notify();

 

// 同notify方法类似，只是notifyAll唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。

    public final native void notifyAll();

 

// 在其他线程调用此对象的notify()方法或notifyAll()方法，或者超过指定的时间量前，导致当前线程等待。当前线程必须拥有此对象监视器。此方法导致当前线程（称之为T）将其自身放置在对象的等待集中，然后放弃此对象上的所有同步要求。出于线程调度目的，在发生以下四种情况之一前，线程T被禁用，且处于休眠状态：

  其他某个线程调用此对象的notify方法，并且线程T碰巧被任选为被唤醒的线程。

  其他某个线程调用此对象的notifyAll方法。

  其他某个线程中断线程T。

  大约已经到达指定的实际时间。但是，如果timeout为零，则不考虑实际时间，在获得通知前该线程将一直等待。

然后，从对象的等待集中删除线程T，并重新进行线程调度。然后，该线程以常规方式与其他线程竞争，以获得在该对象上同步的权利；一旦获得对该对象的控制权，该对象上的所有其同步声明都将被恢复到以前的状态，这就是调用wait方法时的情况。然后，线程T从wait方法的调用中返回。所以，从wait方法返回时，该对象和线程T的同步状态与调用wait方法时的情况完全相同。

在没有被通知、中断或超时的情况下，线程还可以唤醒一个所谓的虚假唤醒(spurious wakeup)。虽然这种情况在实践中很少发生，但是应用程序必须通过以下方式防止其发生，即对应该导致该线程被提醒的条件进行测试，如果不满足该条件，则继续等待。换句话说，等待应总是发生在循环中，如下面的示例：

synchronized (obj) {

   while (<condition does not hold>)

      obj.wait(timeout);

   ...// Perform action appropriate to condition

}

如果当前线程在等待之前或在等待时被任何线程中断，则会抛出InterruptedException。在按上述形式恢复此对象的锁定状态时才会抛出此异常。

注意，由于wait方法将当前线程放入了对象的等待集中，所以它只能解除此对象的锁定；可以同步当前线程的任何其他对象在线程等待时仍处于锁定状态。

此方法只应由作为此对象监视器的所有者的线程来调用。有关线程能够成为监视器所有者的方法的描述，请参阅notify方法。

抛出：

IllegalArgumentException - 如果超时值为负。

IllegalMonitorStateException - 如果当前线程不是此对象监视器的所有者。

InterruptedException - 如果在当前线程等待通知之前或者正在等待通知时，任何线程中断了当前线程。在抛出此异常时，当前线程的中断状态被清除。

public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

 

// 类似wait(long timeout)，但它允许更好地控制在放弃之前等待通知的时间量。用毫微秒度量的实际时间量可以通过以下公式计算出来：1000000*timeout+nanos,但是需要特别指出的是，wait(0, 0)与wait(0)【无限期的等待】相同。

该线程发布对此监视器的所有权，并等待下面两个条件之一发生：

 其他线程通过调用notify方法，或notifyAll方法通知在此对象的监视器上等待的线程醒来。

 timeout毫秒值与nanos毫微秒参数值之和指定的超时时间已用完。

然后，该线程等到重新获得对监视器的所有权后才能继续执行。

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 > 0) {

     timeout++;

   }

   wait(timeout);

}

public final void wait() throws InterruptedException {

  wait(0);

}

 

// 当垃圾回收器确定不存在对该对象的更多引用时，由对象的垃圾回收器调用此方法。子类重写finalize方法，以配置系统资源或执行其他清除。finalize的常规协定是：当 Java^TM虚拟机已确定尚未终止的任何线程无法再通过任何方法访问此对象时，将调用此方法，除非由于准备终止的其他某个对象或类的终结操作执行了某个操作。finalize方法可以采取任何操作，其中包括再次使此对象对其他线程可用；不过，finalize的主要目的是在不可撤消地丢弃对象之前执行清除操作。例如，表示输入/输出连接的对象的finalize方法可执行显式I/O 事务，以便在永久丢弃对象之前中断连接。Object类的finalize方法执行非特殊性操作；它仅执行一些常规返回。Object的子类可以重写此定义。

Java编程语言不保证哪个线程将调用某个给定对象的finalize方法。但可以保证在调用finalize时，调用finalize的线程将不会持有任何用户可见的同步锁定。如果finalize方法抛出未捕获的异常，那么该异常将被忽略，并且该对象的终结操作将终止。

在启用某个对象的finalize方法后，将不会执行进一步操作，直到Java虚拟机再次确定尚未终止的任何线程无法再通过任何方法访问此对象，其中包括由准备终止的其他对象或类执行的可能操作，在执行该操作时，对象可能被丢弃。对于任何给定对象，Java 虚拟机最多只调用一次finalize方法。finalize方法抛出的任何异常都会导致此对象的终结操作停止，但可以通过其他方法忽略它。

protected void finalize() throws Throwable { }

3.Objects源码解析

public final class Objects { 

    private Objects() {

        throw new AssertionError("No java.util.Objects instances for you!");

    }

    public static boolean equals(Object a, Object b) {

        return (a == b) || (a != null && a.equals(b));

    }

    public static boolean deepEquals(Object a, Object b) {

        if (a == b)

            return true;

        else if (a == null || b == null)

            return false;

        else

            return Arrays.deepEquals0(a, b);

    }

    public static int hashCode(Object o) {

        return o != null ? o.hashCode() : 0;

    }

    public static int hash(Object... values) {

        return Arrays.hashCode(values);

    }

    public static String toString(Object o) {

        return String.valueOf(o);

    }

    public static String toString(Object o, String nullDefault) {

        return (o != null) ? o.toString() : nullDefault;

    }

    public static <T> int compare(T a, T b, Comparator<? super T> c) {

        return (a == b) ? 0 :  c.compare(a, b);

    }

    public static <T> T requireNonNull(T obj) {

        if (obj == null)

            throw new NullPointerException();

        return obj;

    }

    public static <T> T requireNonNull(T obj, String message) {

        if (obj == null)

            throw new NullPointerException(message);

        return obj;

    }

    // JDK8以后提供给Predicate和filter(Objects::isNull)使用

    public static boolean isNull(Object obj) {

        return obj == null;
    }
    public static boolean nonNull(Object obj) {
        return obj != null;
    }

    // 允许创建的消息被延迟直到完成空检查之后，但是存在性能上的协商(要创建message supplier)

    public static <T> T requireNonNull(T obj, Supplier<String> messageSupplier) {

       if (obj == null)
            throw new NullPointerException(messageSupplier.get());
        return obj;
    }

}

Note：由于类Object是类层次结构的根类，每个类都使用Object作为超类，所有对象(包括数组)都实现这个类的方法，所以知道其实现的方法还是比较有必要的。Objects是在JDK7后提供的，在JDK8中又添加了新方法，由于Objects提供了些比较常见的方法，所有知道其实现的方法对于开发还是很有帮助的。