Java作為一個(gè)龐大的知識(shí)體系，涉及到的知識(shí)點(diǎn)繁多，本文將從Java中最基本的類java.lang.Object開始談起。

Object類是Java中其他所有類的祖先類，沒有Object類Java面向?qū)ο鬅o(wú)從談起。作為其他所有類的基類，Object具有哪些屬性和行為，是Java語(yǔ)言設(shè)計(jì)背后的思維體現(xiàn)。

Object類位于java.lang包中，java.lang包包含著Java最基礎(chǔ)和核心的類，在編譯時(shí)會(huì)自動(dòng)導(dǎo)入。Object類沒有定義屬性，一共有13個(gè)方法，具體的類定義結(jié)構(gòu)如下圖：

1.類構(gòu)造器public Object();

大部分情況下，Java中通過形如 new A(args..)形式創(chuàng)建一個(gè)屬于該類型的對(duì)象。其中A即是類名，A(args..)即此類定義中相對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)。通過此種形式創(chuàng)建的對(duì)象都是通過類中的構(gòu)造函數(shù)完成。為體現(xiàn)此特性，Java中規(guī)定：在類定義過程中，對(duì)于未定義構(gòu)造函數(shù)的類，默認(rèn)會(huì)有一個(gè)無(wú)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，作為所有類的基類，Object類自然要反映出此特性，在源碼中，未給出Object類構(gòu)造函數(shù)定義，但實(shí)際上，此構(gòu)造函數(shù)是存在的。

當(dāng)然，并不是所有的類都是通過此種方式去構(gòu)建，也自然的，并不是所有的類構(gòu)造函數(shù)都是public。

2.private static native void registerNatives();

registerNatives函數(shù)前面有native關(guān)鍵字修飾，Java中，用native關(guān)鍵字修飾的函數(shù)表明該方法的實(shí)現(xiàn)并不是在Java中去完成，而是由C/C++去完成，并被編譯成了.dll，由Java去調(diào)用。方法的具體實(shí)現(xiàn)體在dll文件中，對(duì)于不同平臺(tái)，其具體實(shí)現(xiàn)應(yīng)該有所不同。用native修飾，即表示操作系統(tǒng)，需要提供此方法，Java本身需要使用。具體到registerNatives()方法本身，其主要作用是將C/C++中的方法映射到Java中的native方法，實(shí)現(xiàn)方法命名的解耦。
既然如此，可能有人會(huì)問，registerNatives()修飾符為private，且并沒有執(zhí)行，作用何以達(dá)到？其實(shí)，在Java源碼中，此方法的聲明后有緊接著一段靜態(tài)代碼塊：

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

3.protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

clone()方法又是一個(gè)被聲明為native的方法，因此，我們知道了clone()方法并不是Java的原生方法，具體的實(shí)現(xiàn)是有C/C++完成的。clone英文翻譯為"克隆"，其目的是創(chuàng)建并返回此對(duì)象的一個(gè)副本。形象點(diǎn)理解，這有一輛寶馬汽車，你看著不錯(cuò)，想要個(gè)一模一樣的。你調(diào)用此方法即可像變魔術(shù)一樣變出一輛一模一樣的寶馬出來(lái)。配置一樣，長(zhǎng)相一樣。但從此刻起，原來(lái)的那輛寶馬如果進(jìn)行了新的裝飾，與你克隆出來(lái)的這輛寶馬沒有任何關(guān)系了。你克隆出來(lái)的對(duì)象變不變完全在于你對(duì)克隆出來(lái)的寶馬有沒有進(jìn)行過什么操作了。Java術(shù)語(yǔ)表述為：clone函數(shù)返回的是一個(gè)引用，指向的是新的clone出來(lái)的對(duì)象，此對(duì)象與原對(duì)象分別占用不同的堆空間。
明白了clone的含義后，接下來(lái)看看如果調(diào)用clone()函數(shù)對(duì)象進(jìn)行此克隆操作。

首先看一下下面的這個(gè)例子：

 package com.bjpowernode.test;
 import com.corn.Person;
 public class ObjectTest {
  public static void main(String[] args) {
   Object o1 = new Object();
   // The method clone() from the type Object is not visible
  Object clone = o1.clone();
  }
 }

例子很簡(jiǎn)單，在main()方法中，new一個(gè)Oject對(duì)象后，想直接調(diào)用此對(duì)象的clone方法克隆一個(gè)對(duì)象，但是出現(xiàn)錯(cuò)誤提示："The method clone() from the type Object is not visible"
why? 根據(jù)提示，第一反應(yīng)是ObjectTest類中定義的Oject對(duì)象無(wú)法訪問其clone()方法?；氐絆bject類中clone()方法的定義，可以看到其被聲明為protected，估計(jì)問題就在這上面了，protected修飾的屬性或方法表示：在同一個(gè)包內(nèi)或者不同包的子類可以訪問。顯然，Object類與ObjectTest類在不同的包中，但是ObjectTest繼承自O(shè)bject，是Object類的子類，于是，現(xiàn)在卻出現(xiàn)子類中通過Object引用不能訪問protected方法，原因在于對(duì)"不同包中的子類可以訪問"沒有正確理解。

"不同包中的子類可以訪問"，是指當(dāng)兩個(gè)類不在同一個(gè)包中的時(shí)候，繼承自父類的子類內(nèi)部且主調(diào)（調(diào)用者）為子類的引用時(shí)才能訪問父類用protected修飾的成員（屬性/方法）。 在子類內(nèi)部，主調(diào)為父類的引用時(shí)并不能訪問此protected修飾的成員。！（super關(guān)鍵字除外）

于是，上例改成如下形式，我們發(fā)現(xiàn)，可以正常編譯：

package com.bjpowernode.test;
 public class ObjectTest {
  public static void main(String[] args) {
   ObjectTest ot1 = new ObjectTest();
   try {
   ObjectTest ot2 = (ObjectTest) ot1.clone();
   } catch (CloneNotSupportedException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
   }
  }
 } 

是的，因?yàn)榇藭r(shí)的主調(diào)已經(jīng)是子類的引用了。

上述代碼在運(yùn)行過程中會(huì)拋出"java.lang.CloneNotSupportedException",表明clone()方法并未正確執(zhí)行完畢，問題的原因在與Java中的語(yǔ)法規(guī)定：

clone()的正確調(diào)用是需要實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，如果沒有實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，并且子類直接調(diào)用Object類的clone()方法，則會(huì)拋出CloneNotSupportedException異常。

Cloneable接口僅是一個(gè)表示接口，接口本身不包含任何方法，用來(lái)指示Object.clone()可以合法的被子類引用所調(diào)用。

于是，上述代碼改成如下形式，即可正確指定clone()方法以實(shí)現(xiàn)克隆。

 package com.bjpowernode.test;
 public class ObjectTest implements Cloneable {
  public static void main(String[] args) {
   ObjectTest ot1 = new ObjectTest();
   try {
    ObjectTest ot2 = (ObjectTest) ot1.clone();
   System.out.println("ot2:" + ot2);
   } catch (CloneNotSupportedException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
   }
  }
 }

4.public final native Class<?> getClass();

getClass()也是一個(gè)native方法，返回的是此Object對(duì)象的類對(duì)象/運(yùn)行時(shí)類對(duì)象Class<?>。效果與Object.class相同。

首先解釋下"類對(duì)象"的概念：在Java中，類是是對(duì)具有一組相同特征或行為的實(shí)例的抽象并進(jìn)行描述，對(duì)象則是此類所描述的特征或行為的具體實(shí)例。作為概念層次的類，其本身也具有某些共同的特性，如都具有類名稱、由類加載器去加載，都具有包，具有父類，屬性和方法等。于是，Java中有專門定義了一個(gè)類，Class，去描述其他類所具有的這些特性，因此，從此角度去看，類本身也都是屬于Class類的對(duì)象。為與經(jīng)常意義上的對(duì)象相區(qū)分，在此稱之為"類對(duì)象"。

5.public boolean equals(Object obj);

==與equals在Java中經(jīng)常被使用，大家也都知道==與equals的區(qū)別：==表示的是變量值完成相同（對(duì)于基礎(chǔ)類型，地址中存儲(chǔ)的是值，引用類型則存儲(chǔ)指向?qū)嶋H對(duì)象的地址）；
equals表示的是對(duì)象的內(nèi)容完全相同，此處的內(nèi)容多指對(duì)象的特征/屬性。

實(shí)際上，上面說法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模嗟闹皇浅Ｒ娪赟tring類中。首先看一下Object類中關(guān)于equals()方法的定義：

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

由此可見，Object原生的equals()方法內(nèi)部調(diào)用的正是==，與==具有相同的含義。既然如此，為什么還要定義此equals()方法？

equlas()方法的正確理解應(yīng)該是：判斷兩個(gè)對(duì)象是否相等。那么判斷對(duì)象相等的標(biāo)尺又是什么？

如上，在object類中，此標(biāo)尺即為==。當(dāng)然，這個(gè)標(biāo)尺不是固定的，其他類中可以按照實(shí)際的需要對(duì)此標(biāo)尺含義進(jìn)行重定義。如String類中則是依據(jù)字符串內(nèi)容是否相等來(lái)重定義了此標(biāo)尺含義。如此可以增加類的功能型和實(shí)際編碼的靈活性。當(dāng)然了，如果自定義的類沒有重寫equals()方法來(lái)重新定義此標(biāo)尺，那么默認(rèn)的將是其父類的equals()，直到object基類。
如下場(chǎng)景的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，對(duì)于User bean，由實(shí)際的業(yè)務(wù)需求可知當(dāng)屬性u(píng)id相同時(shí)，表示的是同一個(gè)User，即兩個(gè)User對(duì)象相等。則可以重寫equals以重定義User對(duì)象相等的標(biāo)尺。

package com.bjpowernode.test;
 public class User {
  private int uid;
  private String name;
  private int age;
  public int getUid() {
   return uid;
  }
  public void setUid(int uid) {
   this.uid = uid;
  }
  protected String getName() {
   return name;
  }
  public void setName(String name) {
   this.name = name;
  }
  public int getAge() {
   return age;
  }
  public void setAge(int age) {
   this.age = age;
  }
  @Override
  public boolean equals(Object obj) {
   if (obj == null || !(obj instanceof User)) {
    return false;
   }
   if (((User) obj).getUid() == this.getUid()) {
    return true;
   }
   return false;
  }
 }

 package com.bjpowernode.test;
 public class ObjectTest implements Cloneable {
  public static void main(String[] args) {
   User u1 = new User();
   u1.setUid(111);
   u1.setName("張三");
   User u2 = new User();
   u2.setUid(111);
   u2.setName("張三豐"); 
   System.out.println(u1.equals(u2)); //返回true
  }
 }

ObjectTest中打印出true，因?yàn)閁ser類定義中重寫了equals()方法，這很好理解，很可能張三是一個(gè)人小名，張三豐才是其大名，判斷這兩個(gè)人是不是同一個(gè)人，這時(shí)只用判斷uid是否相同即可。

如上重寫equals方法表面上看上去是可以了，實(shí)則不然。因?yàn)樗茐牧薐ava中的約定：重寫equals()方法必須重寫hasCode()方法。 

6.public native int hashCode();

hashCode()方法返回一個(gè)整形數(shù)值，表示該對(duì)象的哈希碼值。

hashCode()具有如下約定：

1. 在Java應(yīng)用程序程序執(zhí)行期間，對(duì)于同一對(duì)象多次調(diào)用hashCode()方法時(shí)，其返回的哈希碼是相同的，前提是將對(duì)象進(jìn)行equals比較時(shí)所用的標(biāo)尺信息未做修改。在Java應(yīng)用程序的一次執(zhí)行到另外一次執(zhí)行，同一對(duì)象的hashCode()返回的哈希碼無(wú)須保持一致；

2. 如果兩個(gè)對(duì)象相等（依據(jù)：調(diào)用equals()方法），那么這兩個(gè)對(duì)象調(diào)用hashCode()返回的哈希碼也必須相等；

3. 反之，兩個(gè)對(duì)象調(diào)用hasCode()返回的哈希碼相等，這兩個(gè)對(duì)象不一定相等。

即嚴(yán)格的數(shù)學(xué)邏輯表示為： 兩個(gè)對(duì)象相等 <=>  equals()相等  => hashCode()相等。因此，重寫equlas()方法必須重寫hashCode()方法，以保證此邏輯嚴(yán)格成立，同時(shí)可以推理出：hasCode()不相等 => equals（）不相等 <=> 兩個(gè)對(duì)象不相等。

可能有人在此產(chǎn)生疑問：既然比較兩個(gè)對(duì)象是否相等的唯一條件（也是沖要條件）是equals，那么為什么還要弄出一個(gè)hashCode()，并且進(jìn)行如此約定，弄得這么麻煩？

其實(shí)，這主要體現(xiàn)在hashCode()方法的作用上，其主要用于增強(qiáng)哈希表的性能。

以集合類中，以Set為例，當(dāng)新加一個(gè)對(duì)象時(shí)，需要判斷現(xiàn)有集合中是否已經(jīng)存在與此對(duì)象相等的對(duì)象，如果沒有hashCode()方法，需要將Set進(jìn)行一次遍歷，并逐一用equals()方法判斷兩個(gè)對(duì)象是否相等，此種算法時(shí)間復(fù)雜度為o(n)。通過借助于hasCode方法，先計(jì)算出即將新加入對(duì)象的哈希碼，然后根據(jù)哈希算法計(jì)算出此對(duì)象的位置，直接判斷此位置上是否已有對(duì)象即可。（注：Set的底層用的是Map的原理實(shí)現(xiàn)）

在此需要糾正一個(gè)理解上的誤區(qū)：對(duì)象的hashCode()返回的不是對(duì)象所在的物理內(nèi)存地址。甚至也不一定是對(duì)象的邏輯地址，hashCode()相同的兩個(gè)對(duì)象，不一定相等，換言之，不相等的兩個(gè)對(duì)象，hashCode()返回的哈希碼可能相同。

因此，在上述代碼中，重寫了equals()方法后，需要重寫hashCode()方法。

package com.bjpowernode.test;
 public class User {
  private int uid;
  private String name;
  private int age;
  public int getUid() {
   return uid;
  }
  public void setUid(int uid) {
   this.uid = uid;
  }
  protected String getName() {
   return name;
  }
  public void setName(String name) {
   this.name = name;
  }
  public int getAge() {
   return age;
  }
  public void setAge(int age) {
   this.age = age;
  }
  @Override
  public boolean equals(Object obj) {
   if (obj == null || !(obj instanceof User)) {
    return false;
   }
   if (((User) obj).getUid() == this.getUid()) {
    return true;
   }
   return false;
  }
  @Override
  public int hashCode() {
   int result = 17;
   result = 31 * result + this.getUid();
   return result;
  }
 }

注：上述hashCode()的重寫中出現(xiàn)了result*31，是因?yàn)閞esult*31 = (result<<5) - result。之所以選擇31，是因?yàn)樽笠七\(yùn)算和減運(yùn)算計(jì)算效率遠(yuǎn)大于乘法運(yùn)算。當(dāng)然，也可以選擇其他數(shù)字。 

7.public String toString();

toString()方法返回該對(duì)象的字符串表示。先看一下Object中的具體方法體：

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

toString()方法相信大家都經(jīng)常用到，即使沒有顯式調(diào)用，但當(dāng)我們使用System.out.println(obj)時(shí)，其內(nèi)部也是通過toString()來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

getClass()返回對(duì)象的類對(duì)象，getClassName()以String形式返回類對(duì)象的名稱（含包名）。Integer.toHexString(hashCode())則是以對(duì)象的哈希碼為實(shí)參，以16進(jìn)制無(wú)符號(hào)整數(shù)形式返回此哈希碼的字符串表示形式。
如上例中的u1的哈希碼是638，則對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制為27e，調(diào)用toString()方法返回的結(jié)果為：com.bjpowernode.test.User@27e。

因此：toString()是由對(duì)象的類型和其哈希碼唯一確定，同一類型但不相等的兩個(gè)對(duì)象分別調(diào)用toString()方法返回的結(jié)果可能相同。

8/9/10/11/12. wait(...) / notify() / notifyAll()

一說到wait(...) / notify() | notifyAll()幾個(gè)方法，首先想到的是線程。確實(shí)，這幾個(gè)方法主要用于java多線程之間的協(xié)作。先具體看下這幾個(gè)方法的主要含義：
wait()：調(diào)用此方法所在的當(dāng)前線程等待，直到在其他線程上調(diào)用此方法的主調(diào)（某一對(duì)象）的notify()/notifyAll()方法。

wait(long timeout)/wait(long timeout, int nanos)：調(diào)用此方法所在的當(dāng)前線程等待，直到在其他線程上調(diào)用此方法的主調(diào)（某一對(duì)象）的notisfy()/notisfyAll()方法，或超過指定的超時(shí)時(shí)間量。
notify()/notifyAll()：?jiǎn)拘言诖藢?duì)象監(jiān)視器上等待的單個(gè)線程/所有線程。

wait(...) / notify() | notifyAll()一般情況下都是配套使用。下面來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

 package com.bjpowernode.test;
 public class ThreadTest {
  /**
  * @param args
  */
  public static void main(String[] args) {
   // TODO Auto-generated method stub
   MyRunnable r = new MyRunnable();
   Thread t = new Thread(r);
   t.start();
   synchronized (r) {
    try {
     System.out.println("main thread 等待t線程執(zhí)行完");
     r.wait();
     System.out.println("被notity喚醒，得以繼續(xù)執(zhí)行");
    } catch (InterruptedException e) {
     // TODO Auto-generated catch block
     e.printStackTrace();
     System.out.println("main thread 本想等待，但被意外打斷了");
    }
    System.out.println("線程t執(zhí)行相加結(jié)果" + r.getTotal());
   }
  }
 }
 class MyRunnable implements Runnable {
  private int total;
  @Override
  public void run() {
   // TODO Auto-generated method stub
   synchronized (this) {
    System.out.println("Thread name is:" + Thread.currentThread().getName());
   for (int i = 0; i < 10; i++) {
     total += i;
    }
    notify();
    System.out.println("執(zhí)行notif后同步代碼塊中依然可以繼續(xù)執(zhí)行直至完畢");
   }
   System.out.println("執(zhí)行notif后且同步代碼塊外的代碼執(zhí)行時(shí)機(jī)取決于線程調(diào)度");
  }
  public int getTotal() {
   return total;
  }
 }

運(yùn)行結(jié)果為：

1 main thread 等待t線程執(zhí)行完

2 Thread name is:Thread-0

3 執(zhí)行notif后同步代碼塊中依然可以繼續(xù)執(zhí)行直至完畢

4 執(zhí)行notif后且同步代碼塊外的代碼執(zhí)行時(shí)機(jī)取決于線程調(diào)度  //此行輸出位置有具體的JVM線程調(diào)度決定，有可能最后執(zhí)行

5 被notity喚醒，得以繼續(xù)執(zhí)行

6 線程t執(zhí)行相加結(jié)果45

既然是作用于多線程中，為什么卻是Object這個(gè)基類所具有的方法？原因在于理論上任何對(duì)象都可以視為線程同步中的監(jiān)聽器，且wait(...)/notify()|notifyAll()方法只能在同步代碼塊中才能使用。
 從上述例子的輸出結(jié)果中可以得出如下結(jié)論：

1、wait(...)方法調(diào)用后當(dāng)前線程將立即阻塞，且適當(dāng)其所持有的同步代碼塊中的鎖，直到被喚醒或超時(shí)或打斷后且重新獲取到鎖后才能繼續(xù)執(zhí)行；

2、notify()/notifyAll()方法調(diào)用后，其所在線程不會(huì)立即釋放所持有的鎖，直到其所在同步代碼塊中的代碼執(zhí)行完畢，此時(shí)釋放鎖，因此，如果其同步代碼塊后還有代碼，其執(zhí)行則依賴于JVM的線程調(diào)度。
在Java源碼中，可以看到wait()具體定義如下：

 public final void wait() throws InterruptedException {
  wait(0);
 }

且wait(long timeout, int nanos)方法定義內(nèi)部實(shí)質(zhì)上也是通過調(diào)用wait(long timeout)完成。而wait(long timeout)是一個(gè)native方法。因此，wait(...)方法本質(zhì)上都是native方式實(shí)現(xiàn)。
notify()/notifyAll()方法也都是native方法。

Java中線程具有較多的知識(shí)點(diǎn)，是一塊比較大且重要的知識(shí)點(diǎn)。后期會(huì)有博文專門針對(duì)Java多線程作出詳細(xì)總結(jié)。此處不再細(xì)述。

13. protected void finalize();

finalize方法主要與Java垃圾回收機(jī)制有關(guān)。首先我們看一下finalized方法在Object中的具體定義：

 protected void finalize() throws Throwable { }

我們發(fā)現(xiàn)Object類中finalize方法被定義成一個(gè)空方法，為什么要如此定義呢？finalize方法的調(diào)用時(shí)機(jī)是怎么樣的呢？

首先，Object中定義finalize方法表明Java中每一個(gè)對(duì)象都將具有finalize這種行為，其具體調(diào)用時(shí)機(jī)在：JVM準(zhǔn)備對(duì)此對(duì)形象所占用的內(nèi)存空間進(jìn)行垃圾回收前，將被調(diào)用。由此可以看出，此方法并不是由我們主動(dòng)去調(diào)用的（雖然可以主動(dòng)去調(diào)用，此時(shí)與其他自定義方法無(wú)異）。