综述

Object是Java中所有类的父类,对它的学习十分的重要, Object的函数除了final方法,基本上都是被设计为要被覆盖的(Override),这节我们就一起来学习这些函数。



1.equals函数



/*equals的源代码*/
public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}



 从源代码中我们可以看出来,不重写equals函数的话,一个对象只会与它本身相等,因此对于"值类"(String、Integer等)我们往往需要覆盖其equals函数。

覆盖equals时需要保证的几个条件

  1. 自反性,对于任何非null的引用值x,x.equals(x)必须反回true 
  2. 对称性,对于任何非null的引用值x,y,当且仅当y.equals(x)返回true时,x.equals(y),才返回true. 
  3. 传递性,对于任何非null的引用值x,y,z,如果x.equals(y)返回true,并且y.equals(z)返回ture,那 么x.equals(z)也必须返回true. 
  4. 一致性,对于任何非null的引用值x,y,只要equals比较操作的两个对象中所用的信息没有被修改,多次 调用x.equals(y)就会一致的返回true,或者一致的返回false. 
  5. 对于任何的非null的值x,x.equals(null),必须返回false 

覆盖equals时必须要覆盖hashCode函数

Java中有如下的"约定"



equals()返回true------------------->hashCode()值相等//这个也是覆盖equals函数必须覆盖hashCode函数的原因之一
hashCode值相同------推不出--------equals()结果
a==b              --------------------->equals()值为true
instanceOf返回false------------------>equals()值为false



 重点:只覆盖equals函数不覆盖hashCode函数会有什么问题?



final class PhoneNumber{
    private final int areaCode;
    private final int prefix;
    private final int lineNumber;

    public PhoneNumber(int areaCode,int prefix,int lineNumber){
        this.areaCode=areaCode;
        this.prefix=prefix;
        this.lineNumber=lineNumber;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj){
        if(obj==this) return true;
        if(!(obj instanceof PhoneNumber)) return false;
        PhoneNumber o=(PhoneNumber) obj;
        return o.lineNumber==this.lineNumber
                  &&o.prefix==this.prefix
                  &&o.areaCode==this.areaCode;
    }
}

main 函数
public static void main(String[] args) {
        Map<PhoneNumber,String> map=new HashMap<>();
        map.put(new PhoneNumber(1,2,10),"AAA");
        map.put(new PhoneNumber(4,6,20),"BBB");

        System.out.println(new PhoneNumber(1,2,10).equals(new PhoneNumber(1,2,10)));
        System.out.println(new PhoneNumber(1,2,10).hashCode()==new PhoneNumber(1,2,10).hashCode());
        System.out.println(map.get(new PhoneNumber(1,2,10)));
    }



 答案和解析

这段代码有三个输出流,而且PhoneNumber类并没有覆盖hashCode函数

1.验证equals函数,输出true,可以看出没有覆盖hashCode函数对equals没有什么影响

2.验证hashCode函数,由于没有覆盖HashCode函数,调用的是Object类的hashCode函数,两个类就算值是相同的,hashCode值也是不一样的,输出为false

3.Map中插入了一条数据key:new PhoneNumber(1,2,10) value:AAA,但是使用get函数的时候却找不到这个值了(输出null),这是因为没有遵循java中重写equals不重写hashCode函数的原因。

具体的原因:

HahMap底层是一个数组Entry[],每个数组元素是一个单链表,插入数据和获取数据的过程基本如下(过滤掉细节)

a.插入数据过程

  • 根据Key值计算数据下标index,HashMap中index的计算是这样的,index=key.hashCode()^value.hashCode()   //省去进行算法数运算
  • 计算出下标之后在到对应的单链表中进行查找key,找到了就替换value,找不到就插入k-V

 b.查找数据过程

  • 计算index,index=key.hashCode()^value.hashCode(),但是这里的Key.hashCode值与插入的时候由于是不同的对象,所以hashCode值是不一样的
  • index不一样,所以在对应的单链表中就找不到对应的数据

结论:

1.遵循Java规范,覆盖equals()时应该覆盖hashCode()的值

2.覆盖hashCode之后输出结果改变



@Override
    public int hashCode(){
        return this.areaCode^this.prefix^this.lineNumber;
    }
//输出结果
true
true
AAA





 2.HashCode函数



/*Object 中的hashCode函数*/
public native int hashCode();
//是一个native函数,也就是不是用Java开发的



 问题:它是怎么编写的?----先留着

2.1HashCode函数的编写规范

  • 可用性--"相同"的对象的hashCode值是相同的
  • 说明:这个hashCode是可用的,但是所有对象的hashCode值都是一样的,散列表就回退化为单链表
@Override
public int hashCode(){
        return 1;
}



  • 高质量的HashCode要求相同的对象HashCode相同,不相同的对象的HashCode不相同-------怎么设计感觉是一个难题
  • 对于散列表来说,希望散列表各个分支的长度相差不大
  • 对于原始的HashCode函数
  • 有些朋友误以为默认情况下,hashCode返回的就是对象的存储地址,事实上这种看法是不全面的,确实有些JVM在实现时是直接返回对象的存储地址,但是大多时候并不是这样,只能说可能存储地址有一定关联。下面是HotSpot JVM中生成hash散列值的实现:
static inline intptr_t get_next_hash(Thread * Self, oop obj) {
  intptr_t value = 0 ;
  if (hashCode == 0) {
     // This form uses an unguarded global Park-Miller RNG,
     // so it's possible for two threads to race and generate the same RNG.
     // On MP system we'll have lots of RW access to a global, so the
     // mechanism induces lots of coherency traffic.
     value = os::random() ;
  } else
  if (hashCode == 1) {
     // This variation has the property of being stable (idempotent)
     // between STW operations.  This can be useful in some of the 1-0
     // synchronization schemes.
     intptr_t addrBits = intptr_t(obj) >> 3 ;
     value = addrBits ^ (addrBits >> 5) ^ GVars.stwRandom ;
  } else
  if (hashCode == 2) {
     value = 1 ;            // for sensitivity testing
  } else
  if (hashCode == 3) {
     value = ++GVars.hcSequence ;
  } else
  if (hashCode == 4) {
     value = intptr_t(obj) ;
  } else {
     // Marsaglia's xor-shift scheme with thread-specific state
     // This is probably the best overall implementation -- we'll
     // likely make this the default in future releases.
     unsigned t = Self->_hashStateX ;
     t ^= (t << 11) ;
     Self->_hashStateX = Self->_hashStateY ;
     Self->_hashStateY = Self->_hashStateZ ;
     Self->_hashStateZ = Self->_hashStateW ;
     unsigned v = Self->_hashStateW ;
     v = (v ^ (v >> 19)) ^ (t ^ (t >> 8)) ;
     Self->_hashStateW = v ;
     value = v ;
  }
 
  value &= markOopDesc::hash_mask;
  if (value == 0) value = 0xBAD ;
  assert (value != markOopDesc::no_hash, "invariant") ;
  TEVENT (hashCode: GENERATE) ;
  return value;
}


 3.toString函数



/*Object类的toStrign函数*/
public String toString() {
    return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}
//toString函数默认输出的是类名+@+hashCode()



 建议每个字类都重写toString函数,并且建立相关的文档 



4.谨慎的覆盖clone



/*Object中的clone函数*/
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;



4.1 数组是支持clone()操作的

利用这个函数我们可以复制一个"独立"的数组



int[] arrays=new int[]{1,2,3,4};
int[] copyArray=arrays.clone();//这里好像自动转换类型了?
System.out.println(Arrays.toString(copyArray));
这里独立的意思是这两个数组的地址是不一样的,如果这样写就不是独立的数组,int[] refArray=arrays;只是原来的数组上加了一个指针。



 4.2 覆盖clone()函数需要注意的地方

1.必须要实现Clonable接口,不然就算覆盖了clone()函数,也会抛出ClonenotSupportException

我们奇怪的发现Cloneable竟然是空的,那么我们为什么要实现Cloneable接口呢?-----参考文献1

其实Cloneable接口仅仅是一个标志,而且这个标志也仅仅是针对 Object类中 clone()方法的,如果 clone 类没有实现 Cloneable 接口,并调用了 Object 的 clone() 方法(也就是调用了 super.Clone() 方法),那么Object 的 clone() 方法就会抛出 CloneNotSupportedException 异常。

2.深层次的拷贝与潜层次拷贝

  • 浅克隆
  • 只能复制变量,对于对象,只复制他的引用
public class TaskTimeoutDemo extends Object implements Cloneable{
    public static void main(String[] args) {
        Inner inner=new Inner(22);
        MyClass myclass=new MyClass(20,"yangyun",inner);
        try {
            MyClass copyOfClass=myclass.clone();
            inner.setNum(90);
            System.out.println(copyOfClass);
            System.out.println(myclass);
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class MyClass implements Cloneable{
    public int age;
    public String name;
    public Inner inner;

    public MyClass(int age,String name,Inner inner){
        this.age=age;
        this.name=name;
        this.inner=inner;
    }

    @Override
    public MyClass clone() throws CloneNotSupportedException{
        MyClass copyOfMyClass=(MyClass) super.clone();
        return copyOfMyClass;
    }

    @Override
    public String toString(){
        return super.toString()+" ["+age+":"+name+inner+"]";
    }
}

class Inner implements Cloneable{
    private int num;

    public Inner(int num){
        this.num=num;
    }

    public void setNum(int num) {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public String toString(){
        return String.format("%d ",num);
    }
}
输出结果:

MyClass@4deb1dbd [20:yangyun90 ]
MyClass@77700f3d [20:yangyun90 ]

  • 深克隆
  • 对于对象,也完整的复制一份
public class TaskTimeoutDemo extends Object implements Cloneable{
    public static void main(String[] args) {
        Inner inner=new Inner(22);
        MyClass myclass=new MyClass(20,"yangyun",inner);
        try {
            MyClass copyOfClass=myclass.clone();
            inner.setNum(90);
            System.out.println(copyOfClass);
            System.out.println(myclass);
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class MyClass implements Cloneable{
    public int age;
    public String name;
    public Inner inner;

    public MyClass(int age,String name,Inner inner){
        this.age=age;
        this.name=name;
        this.inner=inner;
    }

    @Override
    public MyClass clone() throws CloneNotSupportedException{
        MyClass copyOfMyClass=(MyClass) super.clone();
        copyOfMyClass.inner=inner.clone();
        return copyOfMyClass;
    }

    @Override
    public String toString(){
        return super.toString()+" ["+age+":"+name+inner+"]";
    }
}

class Inner implements Cloneable{
    private int num;

    public Inner(int num){
        this.num=num;
    }

    public void setNum(int num) {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public Inner clone(){
        Inner copyOfInner=null;
        try {
            copyOfInner = (Inner) super.clone();
        }catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return copyOfInner;
    }
    
    @Override
    public String toString(){
        return String.format("%d ",num);
    }
}
//输出结果
MyClass@27abcd5e [20:yangyun22 ]
MyClass@28d2e37 [20:yangyun90 ]