Java底层基础-Object底层源码分析

一、Object概述

Object是java所有类中的超类，所有的类都继承object类，是java继承体系中真正的根节点；
Object是每个java类的基类，如果没有明确指出基类，Object就被认为是当前定义的类的基类；（Object 类可以显示继承，也可以隐式继承）

基类：在面向对象设计中，被定义为包含所有实体共性的class类型，被称为“基类”；
超类/父类：被继承的称为父类或者超类。基类父类超类其实是同种意思

所以对于Object中声明的方法，在我们所见到的类（包括我们自己写的）都具有这些方法，我们一般不会直接使用Object的对象，而是重写继承自Object类的方法；

二、Object源码分析

1. 继承方法

显示继承

	public class Student extends Object{
		// ......
	}

隐式继承

	public class Student{
		// ......
	}

2. native，final关键词介绍

• native
  被native修饰的方法是用C/C++在动态库中实现的，然后通过JNI（java Native Inteface）调用。
  Java语言本身不能对操作系统底层进行访问与操作，但可以通过JNI接口来调用其他语言来实现对底层的访问，JNI已加入Java标准
• final
  被final修饰的方法表示为最终类，不可修改不可被子类重写

3. 构造方法

Object类中没有显示的提供构造方法，由编译器默认提供的

4. 常用成员方法介绍

4.1 全部成员方法

线程相关的几个方法此处暂不进行介绍

	private static native void registerNatives();
    static {
    	   registerNatives();
    }
    
    public final native Class<?> getClass();
    
    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());
    }
    
    protected void finalize() throws Throwable { }

4.2 registerNatives() 方法

	private static native void registerNatives();
    static {
        registerNatives();
    }

其主要作用是将C/C++中的方法映射到Java中的native方法，实现方法命名的解耦。函数的执行是在静态代码块中执行的，在类首次进行加载的时候执行。

4.3 getClass() 方法

	public final native Class<?> getClass();

方法用于获取对象的运行时对象的类；一般在反射时，我们想得到某个类的class对象，可以通过对象.getClass()获得；

4.4 hashCode() 方法

	public native int hashCode();

返回对象的哈希码（一个整数值）,表示在java内存中存储的哈希表中的位置。

4.5 equal() 方法

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

方法是比较俩个对象是否相等的主要方法，通过源码我们可以看出如果某个类不重写equals(Object obj)方法，那么equals(Object obj)就是==，即表示比较两对象的内存地址(引用地址)是否相等。
如果重写的话，则比较的是值是否相等，类似String类就重写了此方法，即String类在进行equal比较的时候就是比较两个对象的值内容是否相等。

4.6 clone() 方法

	protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

方法是返回该对象的副本，副本的定义取决于该方法，即是深拷贝还是浅拷贝；
方法有protected修饰，所以子类实现需要覆盖此方法并实现Cloneable接口，才能在外部实现clone功能。

被复制的类需要实现Cloneable接口（否则抛异常），该接口为标记接口，不含任何方法；
覆盖clone()，访问修饰符设为public。方法中调用super.clone()方法得到需要的复制对象 ）

浅拷贝： 浅拷贝是按位拷贝对象，它会创建一个新对象，这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。如果属性是基本类型，拷贝的就是基本类型的值；如果属性是内存地址（引用类型），拷贝的就是内存地址 ，因此如果其中一个对象改变了这个地址，就会影响到另一个对象。
深拷贝： 深拷贝会拷贝所有的属性,并拷贝属性指向的动态分配的内存。当对象和它所引用的对象一起拷贝时即发生深拷贝。深拷贝相比于浅拷贝速度较慢并且花销较大

4.7 toString() 方法

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

Object的该方法返回了类的名称加上’@’，再加上此类哈希码的16进制表示，如:I[@1a46e30，其中I[表示一个整型数组。
一个好的习惯，应该是为每个类，特别是模型类重写一个toString()方法，以便用户能够通过这个方法获得对象状态的必要信息。

4.8 finalize() 方法

	protected void finalize() throws Throwable { }

这是GC清理对象之前所调用的清理方法，是回调方法，我们可以覆盖这个方法写一些清理的代码。（GC清理时会自动扫描没有引用的对象，即对象赋值为null）。可以通过调用System.runFinalization()或System.runFinalizersOnExit()强制GC清理该对象前调用finalize()方法，GC有时不会调用对象的finalize()方法(由JVM决定)
问： 此方法与C++中的析构函数相同？ 不同，析构函数一定会执行，但finalize函数不一定会执行。
总结：
垃圾回收内存是JVM的一个不确定操作,通常会在系统濒临内存溢出可能会回收,所以你不要指望垃圾回收来控制finalize方法的调用。
finalize方法通常是用于清理一些非本地方法(native)，和一些对象安全释放校验的操作

三、常见面试问题

3.1 深拷贝和浅拷贝的概念

浅拷贝核心是拷贝了内存地址；两个对象指向同一个地址引用，修改一个对象另一个对象也会受到影响
深拷贝核心是拷贝了分内存地址空间，java内存重新开辟了一个空间用来存放对象；两个对象指向不同的地址引用，修改一个对象不会对一个对象造成影响

3.2 ==和equal的区别

==： 基本类型比较的是值是否相同；引用类型比较的是内存地址是否相同
equal: Object类比较的是地址值是否相同，其他类重写了equal方法，具体看重写的逻辑。（String重写了，比较的是值是否相同）

3.3 hashCode方法和equal方法的区别

hashCode方法和equal方法的应用场景是一样的，一般都是用来对比两个对象是否相等；

• 为什么hashCode方法的效率比equal方法效率高
  因为重写的equal里的逻辑比较全面和负责，效率就比较低；而利用hashCode方法进行对比，调用底层方法只需要生成一个hash值就可以，效率很高；
• 为什么不直接使用hashCode方法单独比较两个对象，为什么要两个合起来用
  首先是因为hashCode方法无法判断两个对象一定相等，因为hashCode方法是通过hash函数来获取hash值，两个不同的对象可能出现hash碰撞。也就是两个不同对象可能存在相同的hash值，这也就是为什么不能使用hashCode单独判断两个对象相等。
  其次为什么要合用，为什么不直接使用equal方法进行判断？equal方法进行判断可以确定两个对象是否是相等的（此处的相等取决于程序员重写的equal逻辑，可以是值相等也可以是地址相等）但是上面说到，equal方法的逻辑比较全面和复杂，效率较慢。hashCode方法效率较快，先使用此方法可以先排除掉一大部分hash值不一样的对象（因为其实好的hash函数出现hash碰撞概率会很小）。剩下的小概率部分也就是hash值相同但是可能是不同对象的就由equal方法进行判断。
  这样两个合用起来且hashCode优先判断，对一些hash值不一样的对象可以直接排除在外，对一些特殊的对象数据则在进行第二个equal方法判断。大大提高了判断效率。

拓展： 关于equal和hashCode的约定（主要是在使用HashSet进行存储时需要有一些约定）
当equals()方法被覆盖时,hashCode()方法也必须被覆盖。
如果两个对象相等,则它们的哈希码也必须相等。
如果两个对象不相等,则它们的哈希码没有限制（它们的哈希码可以相等或不相等）。
如果两个对象具有相同的哈希码,则它们的相等性不受限制（它们可以相等或不相等）。
如果两个对象具有不同的哈希码,则它们不能相等。

参考资料：
https://blog.youkuaiyun.com/sinat_30973431/article/details/81784527
https://juejin.cn/post/6844903760179773454#heading-7