Java提高学习之Object类详解（1）

转自：http://www.importnew.com/10304.html

问：什么是Object类？

答：Object类存储在java.lang包中，是所有java类(Object类除外)的终极父类。当然，数组也继承了Object类。然而，接口是不继承Object类的，原因在这里指出：Section 9.6.3.4 of the Java Language Specification:“Object类不作为接口的父类”。
Object类中声明了以下函数，我会在下文中作详细说明。

protected Object clone()
boolean equals(Object obj)
protected void finalize()
Class<?> getClass()
int hashCode()
void notify()
void notifyAll()
String toString()
void wait()
void wait(long timeout)
void wait(long timeout, int nanos)

java的任何类都继承了这些函数，并且可以覆盖不被final修饰的函数。例如，没有final修饰的toString()函数可以被覆盖，但是final wait()函数就不行。

问：可以声明要“继承Object类”吗？

答：可以。在代码中明确地写出继承Object类没有语法错误。参考代码清单1。

代码清单1:明确的继承Object

import java.lang.Object;
public class Employee extends Object {
    private String name;
 
    public Employee(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Employee emp = new Employee("John Doe");
        System.out.println(emp.getName());
    }
}

    你可以试着编译代码1(javac Employee.java)，然后运行Employee.class(java Employee)，可以看到John Doe 成功的输出了。因为编译器会自动引入java.lang包中的类型，即 import java.lang.Object； 没必要声明出来。Java也没有强制声明“继承Object类”。如果这样的话，就不能继承除Object类之外别的类了，因为java不支持多继承。然而，即使不声明出来，也会默认继承了Object类，参考代码清单2。

代码清单2:默认继承Object类

public class Employee
{
   private String name;
 
   public Employee(String name)
   {
      this.name = name;
   }
 
   public String getName()
   {
      return name;
   }
 
   public static void main(String[] args)
   {
      Employee emp = new Employee("John Doe");
      System.out.println(emp.getName());
   }
}

就像代码清单1一样，这里的Employee类继承了Object，所以可以使用它的函数。

克隆Object类

问：clone()函数是用来做什么的？

答：clone()可以产生一个相同的类并且返回给调用者。

问：clone()是如何工作的？

答：Object将clone()作为一个本地方法来实现，这意味着它的代码存放在本地的库中。当代码执行的时候，将会检查调用对象的类(或者父类)是否实现了java.lang.Cloneable接口(Object类不实现Cloneable)。如果没有实现这个接口，clone()将会抛出一个检查异常()——java.lang.CloneNotSupportedException,如果实现了这个接口，clone()会创建一个新的对象，并将原来对象的内容复制到新对象，最后返回这个新对象的引用。

问：怎样调用clone()来克隆一个对象？

答：用想要克隆的对象来调用clone()，将返回的对象从Object类转换到克隆的对象所属的类，赋给对象的引用。这里用代码清单3作一个示例。

代码清单3:克隆一个对象

public class CloneDemo implements Cloneable {
    int x;
 
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        CloneDemo cd = new CloneDemo();
        cd.x = 5;
        System.out.printf("cd.x = %d%n", cd.x);
        CloneDemo cd2 = (CloneDemo) cd.clone();
        System.out.printf("cd2.x = %d%n", cd2.x);
    }
}

代码清单3声明了一个继承Cloneable接口的CloneDemo类。这个接口必须实现，否则，调用Object的clone()时将会导致抛出异常CloneNotSupportedException。

CloneDemo声明了一个int型变量x和主函数main()来演示这个类。其中，main()声明可能会向外抛出CloneNotSupportedException异常。

Main()先实例化CloneDemo并将x的值初始化为5。然后输出x的值，紧接着调用clone() ，将克隆的对象传回CloneDemo。最后，输出了克隆的x的值。

编译代码清单3(javac CloneDemo.java)然后运行(java CloneDemo)。你可以看到以下运行结果：

1 2	cd.x = 5 cd2.x = 5

问：什么情况下需要覆盖clone()方法呢？

答：上面的例子中，调用clone()的代码是位于被克隆的类(即CloneDemo类)里面的，所以就不需要覆盖clone()了。但是，如果调用别的类中的clone()，就需要覆盖clone()了。否则，将会看到“clone在Object中是被保护的”提示，因为clone()在Object中的权限是protected。(译者注：protected权限的成员在不同的包中，只有子类对象可以访问。代码清单3的CloneDemo类和代码清单4的Data类是Object类的子类，所以可以调用clone()，但是代码清单4中的CloneDemo类就不能直接调用Data父类的clone())。代码清单4在代码清单3上稍作修改来演示覆盖clone()。

代码清单4:从别的类中克隆对象

class Data implements Cloneable {
    int x;
 
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
 
public class CloneDemo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Data data = new Data();
        data.x = 5;
        System.out.printf("data.x = %d%n", data.x);
        Data data2 = (Data) data.clone();
        System.out.printf("data2.x = %d%n", data2.x);
    }
}

    代码清单4声明了一个待克隆的Data类。这个类实现了Cloneable接口来防止调用clone()的时候抛出异常CloneNotSupportedException，声明了int型变量x，覆盖了clone()方法。这个方法通过执行super.clone()来调用父类的clone()(这个例子中是Object的)。通过覆盖来避免抛出CloneNotSupportedException异常。代码清单4也声明了一个CloneDemo类来实例化Data，并将其初始化，输出示例的值。然后克隆Data的对象，同样将其值输出。编译代码清单4(javac CloneDemo.java)并运行(java CloneDemo)，你将看到以下运行结果：

1 2	data.x = 5 data2.x = 5

问：什么是浅克隆？

A:浅克隆(也叫做浅拷贝)仅仅复制了这个对象本身的成员变量，该对象如果引用了其他对象的话，也不对其复制。代码清单3和代码清单4演示了浅克隆。新的对象中的数据包含在了这个对象本身中，不涉及对别的对象的引用。如果一个对象中的所有成员变量都是原始类型，并且其引用了的对象都是不可改变的(大多情况下都是)时，使用浅克隆效果很好！但是，如果其引用了可变的对象，那么这些变化将会影响到该对象和它克隆出的所有对象！代码清单5给出一个示例。

代码清单5：演示浅克隆在复制引用了可变对象的对象时存在的问题

class Employee implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private Address address;
 
    Employee(String name, int age, Address address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }
 
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
 
    Address getAddress() {
        return address;
    }
 
    String getName() {
        return name;
    }
 
    int getAge() {
        return age;
    }
}
 
class Address {
    private String city;
 
    Address(String city) {
        this.city = city;
    }
 
    String getCity() {
        return city;
    }
 
    void setCity(String city) {
        this.city = city;
    }
}
 
public class CloneDemo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Employee e = new Employee("John Doe", 49, new Address("Denver"));
        System.out.printf("%s: %d: %s%n", e.getName(), e.getAge(),
                          e.getAddress().getCity());
        Employee e2 = (Employee) e.clone();
        System.out.printf("%s: %d: %s%n", e2.getName(), e2.getAge(),
                          e2.getAddress().getCity());
        e.getAddress().setCity("Chicago");
        System.out.printf("%s: %d: %s%n", e.getName(), e.getAge(),
                          e.getAddress().getCity());
        System.out.printf("%s: %d: %s%n", e2.getName(), e2.getAge(),
                          e2.getAddress().getCity());
    }
}

    代码清单5给出了Employee、Address和CloneDemo类。Employee声明了name、age、address成员变量，是可以被克隆的类；Address声明了一个城市的地址并且其值是可变的。CloneDemo类驱动这个程序。CloneDemo的主函数main()创建了一个Employee对象并且对其进行克隆，然后，改变了原来的Employee对象中address值城市的名字。因为原来的Employee对象和其克隆出来的对象引用了相同的Address对象，所以两者都会提现出这个变化。编译 (javac CloneDemo.java) 并运行 (java CloneDemo)代码清单5，你将会看到如下输出结果：

1 2 3 4

John Doe: 49: Denver John Doe: 49: Denver John Doe: 49: Chicago John Doe: 49: Chicago

问：什么是深克隆？

答：深克隆(也叫做深复制)会复制这个对象和它所引用的对象的成员变量，如果该对象引用了其他对象，深克隆也会对其复制。例如，代码清单6在代码清单5上稍作修改演示深克隆。同时，这段代码也演示了协变返回类型和一种更为灵活的克隆方式。

代码清单6：深克隆成员变量address

class Employee implements Cloneable
{
   private String name;
   private int age;
   private Address address;
 
   Employee(String name, int age, Address address)
   {
      this.name = name;
      this.age = age;
      this.address = address;
   }
 
   @Override
   public Employee clone() throws CloneNotSupportedException
   {
      Employee e = (Employee) super.clone();
      e.address = address.clone();
      return e;
   }
 
   Address getAddress()
   {
      return address;
   }
 
   String getName()
   {
      return name;
   }
 
   int getAge()
   {
      return age;
   }
}
 
class Address
{
   private String city;
 
   Address(String city)
   {
      this.city = city;
   }
 
   @Override
   public Address clone()
   {
      return new Address(new String(city));
   }
 
   String getCity()
   {
      return city;
   }
 
   void setCity(String city)
   {
      this.city = city;
   }
}
 
public class CloneDemo
{
   public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException
   {
      Employee e = new Employee("John Doe", 49, new Address("Denver"));
      System.out.printf("%s: %d: %s%n", e.getName(), e.getAge(), 
                        e.getAddress().getCity());
      Employee e2 = (Employee) e.clone();
      System.out.printf("%s: %d: %s%n", e2.getName(), e2.getAge(), 
                        e2.getAddress().getCity());
      e.getAddress().setCity("Chicago");
      System.out.printf("%s: %d: %s%n", e.getName(), e.getAge(), 
                        e.getAddress().getCity());
      System.out.printf("%s: %d: %s%n", e2.getName(), e2.getAge(), 
                        e2.getAddress().getCity());
   }
}

    Java支持协变返回类型，代码清单6利用这个特性，在Employee类中覆盖父类clone()方法时，将返回类型从Object类的对象改为Employee类型。这样做的好处就是，Employee类之外的代码可以不用将这个类转换为Employee类型就可以对其进行复制。Employee类的clone()方法首先调用super().clone()，对name,age,address这些成员变量进行浅克隆。然后，调用成员变量Address对象的clone()来对其引用Address对象进行克隆。从Address类中的clone()函数可以看出，这个clone()和我们之前写的clone()有些不同：

• Address类没有实现Cloneable接口。因为只有在Object类中的clone()被调用时才需要实现，而Address是不会调用clone()的，所以没有实现Cloneable()的必要。
• 这个clone()函数没有声明抛出CloneNotSupportedException。这个检查异常只可能在调用Object类clone()的时候抛出。clone()是不会被调用的，因此这个异常也就没有被处理或者传回调用处的必要了。
• Object类的clone()没有被调用(这里没有调用super.clone())。因为这不是对Address的对象进行浅克隆——只是一个成员变量复制而已。

为了克隆Address的对象，需要创建一个新的Address对象并对其成员进行初始化操作。最后将新创建的Address对象返回。

编译(javac CloneDemo.java)代码清单6并且运行这个程序，你将会看到如下输出结果(java CloneDemo)：

1 2 3 4

John Doe: 49: Denver John Doe: 49: Denver John Doe: 49: Chicago John Doe: 49: Denver

Q:如何克隆一个数组？

A:对数组类型进行浅克隆可以利用clone()方法。对数组使用clone()时，不必将clone()的返回值类型转换为数组类型，代码清单7示范了数组克隆。

代码清单7：对两个数组进行浅克隆

class City {
    private String name;
 
    City(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    String getName() {
        return name;
    }
 
    void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
 
public class CloneDemo {
    public static void main(String[] args) {
        double[] temps = { 98.6, 32.0, 100.0, 212.0, 53.5 };
        for (double temp : temps)
            System.out.printf("%.1f ", temp);
        System.out.println();
        double[] temps2 = temps.clone();
        for (double temp : temps2)
            System.out.printf("%.1f ", temp);
        System.out.println();
 
        System.out.println();
 
        City[] cities = { new City("Denver"), new City("Chicago") };
        for (City city : cities)
            System.out.printf("%s ", city.getName());
        System.out.println();
        City[] cities2 = cities.clone();
        for (City city : cities2)
            System.out.printf("%s ", city.getName());
        System.out.println();
 
        cities[0].setName("Dallas");
        for (City city : cities2)
            System.out.printf("%s ", city.getName());
        System.out.println();
    }
}

代码清单7声明了一个City类存储名字，还有一些有关城市的数据(比如人口)。CloneDemo类提供了主函数main()来演示数组克隆。

main()函数首先声明了一个双精度浮点型数组来表示温度。在输出数组的值之后，克隆这个数组——注意没有运算符。之后，输出克隆的完全相同的数据。

紧接着，main()声明了一个City对象的数组，输出城市的名字，克隆这个数组，输出克隆的这个数组中城市的名字。为了证明浅克隆完成(比如，这两个数组引用了相同的City对象)，main()最后改变了原来的数组中第一个城市的名字，输出第二个数组中所有城市的名字。我们马上就可以看到，第二个数组中的名字也改变了。

编译 (javac CloneDemo.java)并运行 (java CloneDemo)代码清单7，你将会看到如下输出结果：

1 2 3 4 5 6

98.6 32.0 100.0 212.0 53.5 98.6 32.0 100.0 212.0 53.5   Denver Chicago Denver Chicago Dallas Chicago