一、概述

Object 類是位于java.lang包下面的類，是所有類的父類，是類層級的根，所有的對象，包括數組、也都實現了Object的方法。

二、源碼分析

(1) registerNatives方法與靜態代碼塊，源碼如下：

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

說明：

• native 關鍵字修飾的方法沒有方法體， 這是java調用其他地方的接口的一個聲明關鍵字，意思是這個方法不是java實現的，native關鍵字是與c語言聯合開發的時候使用 ，為了能夠快速執行代碼。hashCode()方法也用到了，因為涉及內存，C語言操作比java快捷高效。 值得注意的是，native方法不能與abstract方法一起使用，因為native表示這些方法是有實現體的，但是abstract卻表示這些方法是沒有實現體的，那么兩者矛盾，肯定也不能一起使用。

• registerNatives()方法的作用是在類加載時，就主動將本地方法連接到調用方， 當Java程序需要調用本地方法時就可以直接調用，而不需要虛擬機再去定位并鏈接。 這樣做的好處有以下4點：

  a. 通過registerNatives方法在類被加載的時候就主動將本地方法鏈接到調用方，比當方法被使用時再由虛擬機來定位和鏈接更方便有效。

  b. 如果本地方法在程序運行中更新了，可以通過調用registerNative方法進行更新。

  c. Java程序需要調用一個本地應用提供的方法時，因為虛擬機只會檢索本地動態庫，因而虛擬機是無法定位到本地方法實現的，這個時候就只能使用registerNatives()方法進行主動鏈接。

  d. 通過registerNatives()方法，在定義本地方法實現的時候，可以不遵守 JNI命名規范 。 JNI命名規范要求本地方法名由“包名”+“方法名”構成 。

(2) getClass()方法源碼如下：

 public final native Class<?> getClass();

我們可以看到，getClass方法也是用native關鍵字修飾的，原因同上；同時還被final關鍵字修飾。final修飾的方法是不能被子類重寫的，我們來詳細分析以下這里的內容。

說明：

• final修飾符在java中的作用有以下3點：

  a. final修飾的類，為最終類，該類不能被繼承，如String 類。

  b. final修飾的方法可以被繼承和重載，但是不能被重寫。

  c. final修飾的變量是不能被修改的，是個常量。

此處就是為了防止任何繼承類改變它的本來含義，希望此方法的行為在繼承期間保持不變，而且不可被覆蓋或是改寫。

• getClass()方法能夠獲取此Object的運行時類，是利用反射機制完成的。java中類的生命周期，會經歷加載、連接(驗證、準備、解析)、初始化、使用、卸載五個步驟。加載過程中會經歷一個流程java->class-> 內存(生成Java.lang.Class文件)。生成的.class文件將會在反射中使用。如果有一個實例那么就可以通過實例的getClass()方法獲取該對象的類型類,如果你知道一個類型,那么你可以使用.class()的方法獲得該類型的類型類。

(3)hashCode()方法源碼如下：

public native int hashCode();

hashCode()方法返回當前對象運行時的hash碼，是用于支持散列表數據結構，因為散列表在進行數據存儲時依賴hash碼決定數據存儲的邏輯位置。在程序運行中，無論什么情況下，相同的對象對應的hash碼一定是相同的。但是不同的對象有可能會返回相同的hash碼。那么其實也代表如果兩個對象的hash碼不一致，這兩個對象一定是不同的。hashCode方法還具有以下3個特點：

• 在 Java 應用程序執行期間，在對同一對象多次調用 hashCode 方法時，必須一致地返回相同的整數，前提是將對象進行 equals 比較時所用的信息沒有被修改。從某一應用程序的一次執行到同一應用程序的另一次執行，該整數無需保持一致。

• 如果根據 equals(Object) 方法，兩個對象是相等的，那么對這兩個對象中的每個對象調用 hashCode 方法都必須生成相同的整數結果。

• 如果根據 equals(java.lang.Object) 方法，兩個對象不相等，那么對這兩個對象中的任一對象上調用 hashCode方法不要求一定生成不同的整數結果，為不相等的對象生成不同整數結果可以提高哈希表的性能。

hashCode()方法有時也會返回相同的hash值，就是我們所說的hash沖突。因為盡管虛擬機在運行過程中，不同的對象的地址一定是不同的，但是由于hashcode需要固定25位或者31位，那么就導致真正的hashcode值需要在對象地址上做一定的操作。從而將一個大范圍區間的值映射到一個小范圍區間的值（hashcode的計算過程），這樣的操作必定會導致一部分數據的計算結果會重復。

(4) equals()方法源碼如下：

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

Object中的equals方法默認比較當前對象的引用，是直接判斷this和obj本身的值是否相等，即用來判斷調用equals的對象和形參obj所引用的對象是否是同一對象，所謂同一對象就是指內存中同一塊存儲單元，如果this和obj指向的是同一塊內存對象，則返回true,如果this和obj指向的不是同一塊內存，則返回false，注意：即便是內容完全相等的兩塊不同的內存對象，也返回false。

值得注意的是，String類重寫了此方法，源代碼如下：

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = count;
        if (n == anotherString.count) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = offset;
            int j = anotherString.offset;
            while (n– != 0) {
                if (v1[i++] != v2[j++])
                    return false;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

(5) toString()方法源碼如下：

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

說明：

• getName() 以String形式返回類對象的名稱（包括包名） 。

• Integer.toHexString(hashCode()) 以對象的哈希碼為參數，以16進制無符號整數形式返回此哈希碼的字符串表示形式。

(6) 我們進入到toHexString源碼中，如下：

public static String toHexString(int i) {
    return toUnsignedString0(i, 4);
}

private static String toUnsignedString0(int val, int shift) {
    // assert shift > 0 && shift <=5 : "Illegal shift value";
    //為了計算val值對應的二進制數中除去首部0的個數后剩下的有效位數mag。
    //Integer.SIZE： int在jvm中占4個字節，共32位；
    //首部0的個數：是指從左邊第一個位置開始累加0的個數，一直加到第一個非零值；
    //方法numberOfLeadingZeros() 就是計算首部0的個數。
    int mag = Integer.SIZE - Integer.numberOfLeadingZeros(val); 
    //計算 i 的有效二進制的位數所需要占的字符數（即對應的16進制的有效位數），toString()方法是以16進制返回，這里就以16進制來解釋。
    int chars = Math.max(((mag + (shift - 1)) / shift), 1);
    char[] buf = new char[chars];
    //將val值以16進制數形式存進buf數組中。
    formatUnsignedInt(val, shift, buf, 0, chars);
 
    // Use special constructor which takes over "buf".
    return new String(buf, true);
}

(7) 我們再進入到numberOfLeadingZeros()方法中查看源碼，如下：

public static int numberOfLeadingZeros(int i) {
    // HD, Figure 5-6
    if (i == 0)
        return 32;
    // 初始首部0的個數：1 假定最高位有一個0，最后的時候會根據最高位是否位零補償返回
    int n = 1;
    // 下面的代碼主要是為了找出左邊第一個非零值的位置
    // 采用二分查找的方法，首先將 i 無符號右移16位后，有兩種情況(a, b)：
    // a. 右移后 = 0，則第一個非零值出現在低16位，那么 i 首位至少有16個0（n=17），
    // 同時將 i 左移16位后賦值給自己（將低16位移到了高16位，這樣可以使兩種保持同一的狀態進行后續判斷）；
    // b. 右移后！=0，則第一個非零值出現在高16位（n=1），繼續在高16位中尋找；
    // 將高16位繼續分為 高8位和低8位進行判斷，一直二分到還有兩位的時候；
    // 最后 i 無符號右移31位（結果要么是0要么是1），如果右移后為0，說明此時的最高位為0，無需補償，直接返回 n；
    // 如果右移后是1，則說明最高位不為0，需補償，返回 n-1；
    if (i >>> 16 == 0) { n += 16; i <<= 16; }
    if (i >>> 24 == 0) { n +=  8; i <<=  8; }
    if (i >>> 28 == 0) { n +=  4; i <<=  4; }
    if (i >>> 30 == 0) { n +=  2; i <<=  2; }
    n -= i >>> 31;
    return n;
}

我們可以看出， 源碼應用了二分查找，先把32位整形分為高16位和低16位查找非零數，在對高16位進行或低16位進行二分，以此類推，直到找到左邊第一個非零值的位置。

(8) 最后我們在進入到formatUnsignedInt()方法中，源碼如下：

 static int formatUnsignedInt(int val, int shift, char[] buf, int offset, int len) {
    int charPos = len;
    int radix = 1 << shift;
    int mask = radix - 1;
    do {
        buf[offset + --charPos] = Integer.digits[val & mask];
        val >>>= shift;
    } while (val != 0 && charPos > 0);

    return charPos;
}

/**
 * All possible chars for representing a number as a String
 */
final static char[] digits = {
    '0' , '1' , '2' , '3' , '4' , '5' ,
    '6' , '7' , '8' , '9' , 'a' , 'b' ,
    'c' , 'd' , 'e' , 'f' , 'g' , 'h' ,
    'i' , 'j' , 'k' , 'l' , 'm' , 'n' ,
    'o' , 'p' , 'q' , 'r' , 's' , 't' ,
    'u' , 'v' , 'w' , 'x' , 'y' , 'z'
};

源碼中，先進行按位與運算，算出val的二進制中低四位對應的10進制的值，在數組中獲取對應的16進制值，存進buf字符數組中；后將val無符號右移4位，保持在最低四位與mask進行按位與運算，在數組中獲取對應的16進制值，存進buf字符數組中，以此循環，直到val=0或者charPos<=0后退出循環。digits 數組中表示 16 進制的是前 16 個，數組下標最大為 15， Integer.digits[val & mask] 保證了每次從最低四位開始匹配對應的 16 進制數。總結起來步驟如下：

a. 計算 hashCode 對應的有效二進制位數 n

b. n 位二進制數對應的 16 進制數的個數，即對應的所要占據的字符數

c. 將 n 位二進制數轉換為 16 進制數并存入字符數組中

d. 最后返回 16 進制無符號整數的字符串

(9) clone()方法源碼如下：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

說明：

• 如果一個類沒有子類,那么這個類的protected方法就只能在這個類所在包下的類中被調用,如果這個方法有子類,那么這個子類繼承父類的protected方法也就只能在這個子類內部使用。

• 一個類想要使用clone()方法的話，就要先實現克隆接口Cloneable。Cloneable接口進去發現，沒有任何內容，這個接口是一個JVM標記接口。如果在沒有實現 Cloneable接口的實例上調用Object的clone()方法，則會導致拋出CloneNotSupportedException異常。

• 標記接口是計算機科學中的一種設計思路，用于給那些面向對象的編程語言描述對象。因為編程語言本身并不支持為類維護元數據，而標記接口可以用作描述類的元數據，彌補了這個功能上的缺失。對于實現了標記接口的類，我們就可以在運行時通過反射機制去獲取元數據。

• 淺克隆是在克隆時，基本數據類型直接拷貝，而引用類型只能拷貝引用地址。

• 深克隆是重寫clone方法，每次調用時， 先克隆一下引用類型，把克隆后的引用類型設置給克隆的對象

(10) finalize()方法源碼如下：

 protected void finalize() thirows Throwable { }

此方法是垃圾回收時調用的方法，存在以下兩種情況可能會調用：

• 對象置為空后，JVM內存不充足時會回收

• 可以主動建議JVM回收Runtime.getRunTime().gc()

(11) notify()方法

學習多線程時詳細介紹

(12) notifyAll()方法

學習多線程時詳細介紹

(13) wait()方法

學習多線程時詳細介紹

三、總結

Object類作為所有類的根類，學好它的源碼是非常必要的，也能帶給我們更多的思考。