Java中所有类的根父类——`Object`

Java中所有类的根父类——Object。

1. Object类概述

java.lang.Object 类是Java类层次结构中的根类。每个类都使用 Object 作为超类（父类）。所有对象（包括数组）都实现了这个类的方法。

这意味着，在Java中，你可以用 Object 类型的变量来引用任何类型的对象。这就是Java实现多态性的基石之一。

// 可以用Object引用指向任何对象
Object obj1 = new String("Hello");
Object obj2 = new Integer(100);
Object obj3 = new MyCustomClass();
Object obj4 = new int[]{1, 2, 3}; // 数组也是对象

2. 常用方法详解

Object类提供了多个核心方法，其中一些经常需要被子类重写以实现特定的逻辑。

2.1 toString()

• 作用：返回该对象的字符串表示。
• 默认实现：返回 类名@哈希码的无符号十六进制表示（例如 java.lang.Object@1b6d3586）。
• 为什么要重写：默认的返回值对于调试和日志记录来说不直观。重写此方法可以返回一个能简洁地表达对象内容、易于阅读的字符串。
• 约定：建议为所有子类重写此方法，返回一个“简洁但信息丰富、易于阅读”的字符串。

// 未重写toString
public class Person {
    private String name;
    private int age;

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

    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Alice", 25);
        System.out.println(person); // 输出：com.example.Person@1b6d3586
    }
}

// 重写toString后
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    // ... 构造方法等

    @Override
    public String toString() {
        // 返回一个描述对象内容的字符串
        return "Person{name='" + name + "', age=" + age + '}';
    }

    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Alice", 25);
        System.out.println(person); // 输出：Person{name='Alice', age=25}
        // 当对象被用在字符串连接中时，也会自动调用其toString()方法
        String info = "Person Info: " + person;
        System.out.println(info); // 输出：Person Info: Person{name='Alice', age=25}
    }
}

2.2 equals(Object obj)

• 作用：指示其他某个对象是否与此对象“相等”。
• 默认实现：比较两个对象的内存地址是否相同（即 == 的比较）。
• 为什么要重写：当我们希望根据对象的内容（即字段的值）来判断逻辑上的相等，而不是根据内存地址时，就需要重写此方法。
• 重写约定（必须遵循的规则）：
  1. 自反性：x.equals(x) 必须返回 true。
  2. 对称性：如果 x.equals(y) 为 true，那么 y.equals(x) 也必须为 true。
  3. 传递性：如果 x.equals(y) 为 true，且 y.equals(z) 为 true，那么 x.equals(z) 也必须为 true。
  4. 一致性：只要对象内容没变，多次调用 x.equals(y) 应该始终返回相同的结果。
  5. 对于任何非 null 的引用值 x，x.equals(null) 必须返回 false。

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

    // ... 构造方法、toString等

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        // 1. 检查是否是同一个对象的引用
        if (this == obj) return true;
        // 2. 检查传入对象是否为null，或者是否是同一个类
        if (obj == null || this.getClass() != obj.getClass()) return false;
        // 3. 将obj向下转型为Person
        Person person = (Person) obj;
        // 4. 比较关键字段的值
        // 使用Objects.equals来处理可能为null的name字段
        return age == person.age && Objects.equals(name, person.name);
    }
}

2.3 hashCode()

• 作用：返回对象的哈希码值。主要用于哈希表（如 HashMap, HashSet, Hashtable）中。
• 与 equals() 的关系（非常重要）：
  • 如果两个对象根据 equals() 方法是相等的，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。
  • 如果两个对象根据 equals() 方法是不相等的，不要求它们的 hashCode 值也必须不同。但是，为不相等的对象生成不同的哈希码可以提高哈希表的性能。
• 为什么要重写：当你重写了 equals() 方法，就必须重写 hashCode() 方法，以遵守上述约定。否则，你的对象在放入哈希集合时会出现不可预知的行为。

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

    // ... 构造方法、toString、equals等

    @Override
    public int hashCode() {
        // 使用Objects.hash()工具方法，可以方便地计算多个字段的哈希值
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

2.4 getClass()

• 作用：返回此 Object 的运行时类（即实际类型）。
• 特点：这是一个 final 方法，不能被重写。它返回一个 Class 对象，可以通过该对象获取类的元信息（如类名、方法、字段等），是Java反射机制的入口。

Person person = new Person("Bob", 30);
Class<?> clazz = person.getClass();
System.out.println(clazz.getName()); // 输出：com.example.Person
System.out.println(clazz.getSimpleName()); // 输出：Person

2.5 clone()

• 作用：创建并返回此对象的一个副本。
• 注意点：
  1. 要使用 clone()，类必须实现 Cloneable 标记接口，否则会抛出 CloneNotSupportedException。
  2. 默认的 clone() 方法是“浅拷贝”。如果对象包含引用类型的字段，拷贝对象和原对象将共享这些引用字段。如果需要“深拷贝”，必须在重写 clone() 方法时手动处理。

public class Person implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;

    // ... 其他方法

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        // 先调用super.clone()进行浅拷贝
        Person cloned = (Person) super.clone();
        // 如果需要深拷贝，在这里对引用类型字段进行克隆
        // cloned.someReference = (SomeClass) this.someReference.clone();
        return cloned;
    }
}

2.6 finalize()

• 作用：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。用于在对象被回收前执行清理操作。
• 重要提示：此方法已过时（Deprecated），从Java 9开始标记为废弃。它的执行时机不确定，甚至不保证会被调用。依赖 finalize() 进行资源清理是非常危险的，容易导致内存泄漏和性能问题。应该使用 try-with-resources 或显式调用 close() 方法来管理资源。

3. 其他方法

• wait(), notify(), notifyAll()：这些方法与线程间的通信（等待/通知机制）相关。它们都是 final 方法，不能被重写。必须在同步代码块（synchronized block）或同步方法中使用。

4. 总结

理解并正确使用 Object 类的方法，是编写高质量、健壮的Java代码的基础。特别是 equals() 和 hashCode() 的配合使用，是面试和实际开发中的常见考点。