Java：Object 上帝类

Object 类是 Java 语言中所有类的根类。即使你没有显式写 extends，自定义类也会隐式继承 Object，因此它也常被称为“上帝类”。想要深入理解 Java 的类模型、集合实现以及对象行为，先弄清楚 Object 的常用方法是非常有帮助的。

Object 类中常用方法解析

getClass() 方法

getClass() 由 final 修饰，不能被子类重写。它是一个本地方法，作用是返回当前运行时对象的 Class 类型对象。拿到这个 Class 对象之后，就能获取类的各种元信息，比如类名、包名、字段、方法等。常见调用方式如下：

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Class<?> clazz = obj.getClass();
String className = clazz.getName();

getclass() 方法

hashCode() 方法

hashCode() 也是一个本地方法，返回一个 int 值。默认情况下，它通常是基于对象的内存地址进行哈希计算得到的结果。它的作用是为了让对象在哈希表、集合、映射中更容易定位。需要注意的是：

  • 如果两个对象的 hashCode 相等，不代表它们一定是同一个对象。
  • 如果两个对象的 hashCode 不相等，那么它们通常不是同一个对象。
  • 如果两个对象是同一个对象，那么它们的 hashCode 必定相等。

这四条原则都很好理解。拿 String 为例，String 已经重写了 hashCode()。由于 int 只有 32 位，而字符串数量几乎是无限的，因此不同字符串对象出现相同 hashCode 的情况是可能的，这也就是哈希冲突。比如：ABCDEa123abc 与 ABCDFB123abc 可能有相同的哈希值，而真正区分这两个字符串是否相等，就依赖 equals()。

equals() 方法

equals() 在 Object 中默认是用 == 来实现的。对基本类型而言，比较的是值是否相等；对引用类型而言，比较的是对象的内存地址是否相同。也就是说，默认情况下，只有同一个对象实例才会返回 true。

在重写 hashCode() 后，通常也需要重写 equals()，并且这两个方法之间有如下约定：

  • 如果两个对象 equals() 返回 true，那么它们的 hashCode() 返回值必须相同。
  • 如果两个对象的 hashCode() 相同，不代表 equals() 一定为 true，因为可能存在哈希冲突。

为什么要同时重写 hashCode() 和 equals()？

这是因为在 Java 编程中，我们经常会把对象放进集合中，然后再根据某个 key 取出对应的 value。Map 是最典型的容器之一，HashMap 和 HashTable 都依赖哈希结构来提高查找效率。

HashMap 的底层本质上是一个数组 + 链表（或红黑树）组成的结构，数组的长度通常是 2 的幂，默认值为 16。存入元素时，会先计算对象的 hashCode，再通过取模运算定位桶位置。这样做的好处是：

  • 如果桶位为空，直接放入。
  • 如果桶位已经有元素，则发生哈希冲突。
  • 此时会使用 equals() 判断当前对象和桶中对象是否“相同内容”。
  • 如果相同，则覆盖旧值；如果不同，则在链表或红黑树中追加元素。

因此：

  • hashCode() 负责快速定位元素所在桶位。
  • equals() 负责保证内容唯一性和解决冲突。

两者相辅相成，才能保证集合中 key 的唯一性和高效查询，元素put进HashMap流程如下：

注：当元素数量越来越大时，哈希冲突不可避免。若数组长度较小，冲突会更多，链表长度也会增大，查询效率会下降；因此 HashMap 会在一定条件下自动扩容，扩容因子默认是 0.75。

clone() 方法

clone() 是 Java 中原型模式的一种实现。要调用 clone()，目标类必须实现 Cloneable 接口，否则会抛出 CloneNotSupportedException。这里涉及浅拷贝和深拷贝的内容，通常需要结合具体场景来理解，这里不展开深讲，读者可以结合实际代码和资料进一步学习。

toString() 方法

Object 的默认 toString() 实现如下：

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

默认实现并没有太大意义，所以很多类都会重写这个方法。System.out.println(obj) 时，默认打印的也就是对象的 toString() 返回值。

tostring() 方法

tostring() 方法

Object 线程相关方法

wait 和 notify 这类方法必须在同步代码块或同步方法中调用，否则会抛出 IllegalMonitorStateException 异常。

wait()

调用 wait() 时，当前线程会进入等待状态，并且释放所持有的锁，直到被其他线程唤醒。

wait(long timeout)

带超时时间的等待方法，线程会在指定时间内等待，超时后自动醒来继续执行。

wait(long timeout, int nanos)

更细粒度的等待重载版本，支持纳秒级小的等待控制。

notify()

随机唤醒一个等待中的线程，具体唤醒哪个线程由 JVM 和操作系统实现决定。

notifyAll()

唤醒所有等待中的线程。

其他方法

finalize() 方法

finalize() 是 Object 提供的一个方法，用于在对象被垃圾回收前执行清理逻辑。由于它的执行时机不可预测，而且在 Java 9 之后逐步被更多机制替代，因此实际开发中通常不推荐依赖它做资源回收。

registerNatives() 方法

registerNatives() 是一个本地方法，用于注册本地 JVM 的实现代码。它通常在类初始化阶段被调用，用于桥接 Java 层和底层 C/C++ 实现。

总结

Object 看似简单，但它真正构成了 Java 对象模型的基础。hashCode()、equals()、toString()、clone() 以及线程通信相关方法都是 Java 编程中必须理解的核心概念。真正掌握它们，才能更容易理解集合、并发、对象设计以及 JDK 源码中的实现细节。