Java Object 类笔记

在 Java 的世界里，Object 类是一切类的始祖。理解它的核心方法，掌握 String 及其相关类的特性，是每一个 Java 开发者从入门到精通的必经之路。本文将系统地梳理 Object 类的 11 个核心方法，深入探讨 equals 与 hashCode 的约定，并全面对比 String、StringBuffer 与 StringBuilder 的区别。

一、Object 类有哪些核心方法？

Java Object 类是所有类的超类，默认提供 11 个核心方法，涵盖了对象比较、哈希、字符串表示、线程同步等方面。

1. equals(Object obj)

• 作用：比较两个对象是否相等。

• 说明 ：默认实现比较内存地址（与 == 相同）。实际开发中通常需要重写，按对象的内容（如字段值）判断相等性。

2. hashCode()

• 作用：返回对象的哈希码值。

• 说明 ：与 equals 配套使用。若两个对象 equals 返回 true，则 hashCode 必须相等；若 hashCode 不等，则 equals 必为 false。如果只重写 equals 不重写 hashCode，会导致对象在 HashMap、HashSet 等集合中无法正确存储。

3. toString()

• 作用：返回对象的字符串表示。

• 说明 ：默认格式为"类名 + @ + 对象的十六进制哈希码"（如 User@1b6d3586），可读性差。通常重写为返回对象的具体信息，便于日志打印和调试。

4. getClass()

• 作用：返回对象运行时的实际类对象。

• 说明 ：final 方法，不可重写。常用于反射，获取类的名称、方法、字段等信息，也可用于运行时类型检查。

5. clone()

• 作用：创建并返回对象的一个副本。

• 说明 ：用于对象的浅拷贝。使用 clone 需要实现 Cloneable 接口，否则抛出 CloneNotSupportedException。

6. notify()

• 作用：随机唤醒一个等待当前对象锁的线程。

• 说明：必须在同步块中使用。

7. notifyAll()

• 作用：唤醒所有等待当前对象锁的线程。

• 说明：必须在同步块中使用。

8. wait()

• 作用 ：让当前线程释放对象锁并进入等待状态，直到被 notify / notifyAll 唤醒。

• 说明：必须在同步块中调用，通常放在循环中检查等待条件以避免"虚假唤醒"。

9. wait(long timeout)

• 作用：让当前线程等待指定的毫秒数，超时后自动唤醒。

• 说明 ：timeout 为 0 表示无限等待。

10. wait(long timeout, int nanos)

• 作用：提供更精确的时间控制（毫秒 + 纳秒）。

• 说明：实际超时时间可能受系统调度影响。

11. finalize()

• 作用：垃圾回收器回收对象前调用，用于执行清理工作。

• 说明 ：已过时（Deprecated since Java 9） 。执行时机不确定，可能影响性能，甚至导致对象复活。替代方案是使用 try-with-resources 或 PhantomReference。

二、== 与 equals 有什么区别？

• ==：对于基本数据类型，比较的是值是否相同；对于引用数据类型，比较的是引用地址是否相同。

• equals() ：不能用于基本数据类型。Object 类中的 equals() 默认使用 == 比较地址。但 String 类重写了 equals() 方法，先比较地址，地址不同则比较内容是否相同。

三、为什么重写 equals 方法时必须重写 hashCode 方法？

在 Java 中，equals 和 hashCode 遵循以下约定：

• 一致性 ：如果 obj1.equals(obj2) 返回 true，那么 obj1.hashCode() 必须等于 obj2.hashCode()。

• 非一致性 ：如果两个对象的 hashCode 相同，equals 不一定为 true（哈希冲突）。

如果不重写 hashCode，可能导致对象在哈希集合（如 HashMap、HashSet）中无法正确存储。例如，两个 id 相同的 User 对象，equals 返回 true，但 hashCode 不同，会被当成两个不同元素存入集合。

四、Java 中 String 的常用方法有哪些？

• int length()：返回字符串长度。

• boolean equals(Object obj)：比较字符串内容是否相同（区分大小写）。

• String substring(int beginIndex)：从指定索引开始截取子串。

• String trim()：去除字符串首尾空白字符。

• String replace(char oldChar, char newChar)：替换所有指定字符。

• boolean isEmpty() ：判断字符串长度是否为 0（注意：null 调用会报错）。

五、String、StringBuffer、StringBuilder 的区别与联系

1. 可变性

• String：不可变（Immutable），每次修改都会生成新对象。

• StringBuilder / StringBuffer：可变（Mutable），可直接修改内容。

2. 线程安全性

• String：天然线程安全。

• StringBuilder：非线程安全，适合单线程。

• StringBuffer ：线程安全（方法使用 synchronized），适合多线程。

3. 性能

• String：性能最低，频繁修改会产生大量临时对象。

• StringBuilder：性能最高，无同步开销。

• StringBuffer ：性能略低于 StringBuilder，因有同步开销。

4. 使用场景

• String：字符串内容固定或变化少。

• StringBuilder：单线程下频繁修改字符串。

• StringBuffer：多线程下频繁修改字符串。

特性	String	StringBuffer	StringBuilder
不可变性	不可变	可变	可变
线程安全	是	是	否
性能	低	中	高
适用场景	少量修改	多线程	单线程

六、String 为什么是不可变的？

因为 String 底层使用 final 修饰的 char[] 数组存储字符。数组本身不可变，且 String 类没有提供修改数组内容的方法，所有"修改"操作都会返回新对象。

Java Object 类深度解析

这种设计带来了线程安全、字符串常量池复用、哈希值缓存等好处。

总结

• Object 类是 Java 的根类，掌握其核心方法是理解 Java 面向对象的基础。

• equals 和 hashCode 的约定是哈希集合正确工作的关键。

• String、StringBuilder、StringBuffer 的选择直接影响程序性能和线程安全性。