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Java从JDK源码角度对Object进行实例分析

2024-07-13 10:14:36
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供稿:网友

Object是所有类的父类,也就是说java/236257.html">java中所有的类都是直接或者间接继承自Object类。比如你随便创建一个classA,虽然没有明说,但默认是extendsObject的。

后面的三个点"..."表示可以接受若干不确定数量的参数。老的写法是Objectargs[]这样,但新版本的java中推荐使用...来表示。例如

publicvoidgetSomething(String...strings)(){}

object是java中所有类的父类,也就是说所有的类,不管是自己创建的类还是系统中的类都继承自object类,也就是说所有的类在任何场合都可以代替object类,根据里氏替换原则,子类在任何场合都可以代替其父类,而父类却不一定能代替其子类,java中常说的万物皆对象说的其实就是这个道理!object类体现了oop思想中的多态,继承,封装,抽象四大特性!

object类是所有类的基类,不是数据类型。这个你可以查询jdk文档了解,所有类都继承自Object。

Object...objects这种参数定义是在不确定方法参数的情况下的一种多态表现形式。即这个方法可以传递多个参数,这个参数的个数是不确定的。这样你在方法体中需要相应的做些处理。因为Object是基类,所以使用Object...objects这样的参数形式,允许一切继承自Object的对象作为参数。这种方法在实际中应该还是比较少用的。

Object[]obj这样的形式,就是一个Object数组构成的参数形式。说明这个方法的参数是固定的,是一个Object数组,至于这个数组中存储的元素,可以是继承自Object的所有类的对象。

这些基础东西建议你多看几遍"Thinkinjava"

Java的Object是所有其他类的父类,从继承的层次来看它就是最顶层根,所以它也是唯一一个没有父类的类。它包含了对象常用的一些方法,比如getClass、hashCode、equals、clone、toString、notify、wait等常用方法。所以其他类继承了Object后就可以不用重复实现这些方法。这些方法大多数是native方法,下面具体分析。

主要的代码如下:

public class Object {	private static native void registerNatives();	static {		registerNatives();	}	public final native Class<?> getClass();	public native int hashCode();	public Boolean equals(Object obj) {		return (this == obj);	}	protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;	public String toString() {		return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());	}	public final native void notify();	public final native void notifyAll();	public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;	public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException {		if (timeout < 0) {			throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");		}		if (nanos < 0 || nanos > 999999) {			throw new IllegalArgumentException("nanosecond timeout value out of range");		}		if (nanos > 0) {			timeout++;		}		wait(timeout);	}	public final void wait() throws InterruptedException {		wait(0);	}	protected void finalize() throws Throwable {	}}

registerNatives方法

由于registerNatives方法被static块修饰,所以在加载Object类时就会执行该方法,对应的本地方法为Java_java_lang_Object_registerNatives,如下,

JNIEXPORT void JNICALLJava_java_lang_Object_registerNatives(JNIEnv *env, jclass cls){	(*env)->RegisterNatives(env, cls,	methods, sizeof(methods)/sizeof(methods[0]));}

可以看到它间接调用了JNINativeInterface_结构体的方法,简单可以看成是这样:它干的事大概就是将Java层的方法名和本地函数对应起来,方便执行引擎在执行字节码时根据这些对应关系表来调用C/C++函数,如下面,将这些方法进行注册,执行引擎执行到hashCode方法时就可以通过关系表来查找到JVM的JVM_IHashCode函数,其中()I还可以得知Java层上的类型应该转为int类型。这个映射其实就可以看成将字符串映射到函数指针。

static JNINativeMethod methods[] = {  {"hashCode",  "()I",          (void *)&JVM_IHashCode},  {"wait",    "(J)V",          (void *)&JVM_MonitorWait},  {"notify",   "()V",          (void *)&JVM_MonitorNotify},  {"notifyAll",  "()V",          (void *)&JVM_MonitorNotifyAll},  {"clone",    "()Ljava/lang/Object;",  (void *)&JVM_Clone},};

getClass方法

getClass方法也是个本地方法,对应的本地方法为Java_java_lang_Object_getClass,如下:

JNIEXPORT jclass JNICALLJava_java_lang_Object_getClass(JNIEnv *env, jobject this){  if (this == NULL) {    JNU_ThrowNullPointerException(env, NULL);    return 0;  } else {    return (*env)->GetObjectClass(env, this);  }}

所以这里主要就是看GetObjectClass函数了,Java层的Class在C++层与之对应的则是klassOop,所以关于类的元数据和方法信息可以通过它获得。

JNI_ENTRY(jclass, jni_GetObjectClass(JNIEnv *env, jobject obj)) JNIWrapper("GetObjectClass"); DTRACE_PROBE2(hotspot_jni, GetObjectClass__entry, env, obj); klassOop k = JNIHandles::resolve_non_null(obj)->klass(); jclass ret =  (jclass) JNIHandles::make_local(env, Klass::cast(k)->java_mirror()); DTRACE_PROBE1(hotspot_jni, GetObjectClass__return, ret); return ret;JNI_END

hashCode方法

由前面registerNatives方法将几个本地方法注册可知,hashCode方法对应的函数为JVM_IHashCode,即

JVM_ENTRY(jint, JVM_IHashCode(JNIEnv* env, jobject handle)) JVMWrapper("JVM_IHashCode"); // as implemented in the classic virtual machine; return 0 if object is NULL return handle == NULL ? 0 : ObjectSynchronizer::FastHashCode (THREAD, JNIHandles::resolve_non_null(handle)) ;JVM_END

对于hashcode生成的逻辑由synchronizer.cpp的get_next_hash函数决定,实现比较复杂,根据hashcode的不同值有不同的生成策略,最后使用一个hash掩码处理。

static inline intptr_t get_next_hash(Thread * Self, oop obj) {	intptr_t value = 0 ;	if (hashCode == 0) {		value = os::random() ;	} else	 if (hashCode == 1) {		intptr_t addrBits = intptr_t(obj) >> 3 ;		value = addrBits ^ (addrBits >> 5) ^ GVars.stwRandom ;	} else	 if (hashCode == 2) {		value = 1 ;		// for sensitivity testing	} else	 if (hashCode == 3) {		value = ++GVars.hcSequence ;	} else	 if (hashCode == 4) {		value = intptr_t(obj) ;	} else {		unsigned t = Self->_hashStateX ;		t ^= (t << 11) ;		Self->_hashStateX = Self->_hashStateY ;		Self->_hashStateY = Self->_hashStateZ ;		Self->_hashStateZ = Self->_hashStateW ;		unsigned v = Self->_hashStateW ;		v = (v ^ (v >> 19)) ^ (t ^ (t >> 8)) ;		Self->_hashStateW = v ;		value = v ;	}	value &= markOopDesc::hash_mask;	if (value == 0) value = 0xBAD ;	assert (value != markOopDesc::no_hash, "invariant") ;	TEVENT (hashCode: GENERATE) ;	return value;}

equals方法

这是一个非本地方法,判断逻辑也十分简单,直接==比较。

clone方法

由本地方法表知道clone方法对应的本地函数为JVM_Clone,clone方法主要实现对象的克隆功能,根据该对象生成一个相同的新对象(我们常见的类的对象的属性如果是原始类型则会克隆值,但如果是对象则会克隆对象的地址)。Java的类要实现克隆则需要实现Cloneable接口,if (!klass->is_cloneable())这里会校验是否有实现该接口。然后判断是否是数组分两种情况分配内存空间,新对象为new_obj,接着对new_obj进行copy及C++层数据结构的设置。最后再转成jobject类型方便转成Java层的Object类型。

JVM_ENTRY(jobject, JVM_Clone(JNIEnv* env, jobject handle)) JVMWrapper("JVM_Clone");Handle obj(THREAD, JNIHandles::resolve_non_null(handle));const KlassHandle klass (THREAD, obj->klass());JvmtiVMObjectAllocEventCollector oam;if (!klass->is_cloneable()) {	ResourceMark rm(THREAD);	THROW_MSG_0(vmSymbols::java_lang_CloneNotSupportedException(), klass->external_name());}const int size = obj->size();oop new_obj = NULL;if (obj->is_javaArray()) {	const int length = ((arrayOop)obj())->length();	new_obj = CollectedHeap::array_allocate(klass, size, length, CHECK_NULL);} else {	new_obj = CollectedHeap::obj_allocate(klass, size, CHECK_NULL);}Copy::conjoint_jlongs_atomic((jlong*)obj(), (jlong*)new_obj,                (size_t)align_object_size(size) / HeapWordsPerlong);new_obj->init_mark();BarrierSet* bs = Universe::heap()->barrier_set();assert(bs->has_write_region_opt(), "Barrier set does not have write_region");bs->write_region(MemRegion((HeapWord*)new_obj, size));if (klass->has_finalizer()) {	assert(obj->is_instance(), "should be instanceOop");	new_obj = instanceKlass::register_finalizer(instanceOop(new_obj), CHECK_NULL);}return JNIHandles::make_local(env, oop(new_obj));JVM_END

toString方法

逻辑是获取class名称加上@再加上十六进制的hashCode。

notify方法

此方法用来唤醒线程,final修饰说明不可重写。与之对应的本地方法为JVM_MonitorNotify,ObjectSynchronizer::notify最终会调用ObjectMonitor::notify(TRAPS),这个过程是ObjectSynchronizer会尝试当前线程获取freeObjectMonitor对象,不成功则尝试从全局中获取。

JVM_ENTRY(void, JVM_MonitorNotify(JNIEnv* env, jobject handle)) JVMWrapper("JVM_MonitorNotify"); Handle obj(THREAD, JNIHandles::resolve_non_null(handle)); assert(obj->is_instance() || obj->is_array(), "JVM_MonitorNotify must apply to an object"); ObjectSynchronizer::notify(obj, CHECK);JVM_END

ObjectMonitor对象包含一个_WaitSet队列对象,此对象保存着所有处于wait状态的线程,用ObjectWaiter对象表示。notify要做的事是先获取_WaitSet队列锁,再取出_WaitSet队列中第一个ObjectWaiter对象,再根据不同策略处理该对象,比如把它加入到_EntryList队列中。然后再释放_WaitSet队列锁。它并没有释放synchronized对应的锁,所以锁只能等到synchronized同步块结束时才释放。

void ObjectMonitor::notify(TRAPS) {	CHECK_OWNER();	if (_WaitSet == NULL) {		TEVENT (Empty-Notify) ;		return ;	}	DTRACE_MONITOR_PROBE(notify, this, object(), THREAD);	int Policy = Knob_MoveNotifyee ;	Thread::SpinAcquire (&_WaitSetLock, "WaitSet - notify") ;	ObjectWaiter * iterator = DequeueWaiter() ;	if (iterator != NULL) {		TEVENT (Notify1 - Transfer) ;		guarantee (iterator->TState == ObjectWaiter::TS_WAIT, "invariant") ;		guarantee (iterator->_notified == 0, "invariant") ;		if (Policy != 4) {			iterator->TState = ObjectWaiter::TS_ENTER ;		}		iterator->_notified = 1 ;		ObjectWaiter * List = _EntryList ;		if (List != NULL) {			assert (List->_prev == NULL, "invariant") ;			assert (List->TState == ObjectWaiter::TS_ENTER, "invariant") ;			assert (List != iterator, "invariant") ;		}		if (Policy == 0) {			// prepend to EntryList			if (List == NULL) {				iterator->_next = iterator->_prev = NULL ;				_EntryList = iterator ;			} else {				List->_prev = iterator ;				iterator->_next = List ;				iterator->_prev = NULL ;				_EntryList = iterator ;			}		} else		   if (Policy == 1) {			// append to EntryList			if (List == NULL) {				iterator->_next = iterator->_prev = NULL ;				_EntryList = iterator ;			} else {				// CONSIDER: finding the tail currently requires a linear-time walk of				// the EntryList. We can make tail access constant-time by converting to				// a CDLL instead of using our current DLL.				ObjectWaiter * Tail ;				for (Tail = List ; Tail->_next != NULL ; Tail = Tail->_next) ;				assert (Tail != NULL && Tail->_next == NULL, "invariant") ;				Tail->_next = iterator ;				iterator->_prev = Tail ;				iterator->_next = NULL ;			}		} else		   if (Policy == 2) {			// prepend to cxq			// prepend to cxq			if (List == NULL) {				iterator->_next = iterator->_prev = NULL ;				_EntryList = iterator ;			} else {				iterator->TState = ObjectWaiter::TS_CXQ ;				for (;;) {					ObjectWaiter * Front = _cxq ;					iterator->_next = Front ;					if (Atomic::cmpxchg_ptr (iterator, &_cxq, Front) == Front) {						break ;					}				}			}		} else		   if (Policy == 3) {			// append to cxq			iterator->TState = ObjectWaiter::TS_CXQ ;			for (;;) {				ObjectWaiter * Tail ;				Tail = _cxq ;				if (Tail == NULL) {					iterator->_next = NULL ;					if (Atomic::cmpxchg_ptr (iterator, &_cxq, NULL) == NULL) {						break ;					}				} else {					while (Tail->_next != NULL) Tail = Tail->_next ;					Tail->_next = iterator ;					iterator->_prev = Tail ;					iterator->_next = NULL ;					break ;				}			}		} else {			ParkEvent * ev = iterator->_event ;			iterator->TState = ObjectWaiter::TS_RUN ;			OrderAccess::fence() ;			ev->unpark() ;		}		if (Policy < 4) {			iterator->wait_reenter_begin(this);		}		// _WaitSetLock protects the wait queue, not the EntryList. We could		// move the add-to-EntryList operation, above, outside the critical section		// protected by _WaitSetLock. In practice that's not useful. With the		// exception of wait() timeouts and interrupts the monitor owner		// is the only thread that grabs _WaitSetLock. There's almost no contention		// on _WaitSetLock so it's not profitable to reduce the length of the		// critical section.	}	Thread::SpinRelease (&_WaitSetLock) ;	if (iterator != NULL && ObjectMonitor::_sync_Notifications != NULL) {		ObjectMonitor::_sync_Notifications->inc() ;	}}

notifyAll方法

与notify方法类似,只是在取_WaitSet队列时不是取第一个而是取所有。

wait方法

wait方法是让线程等待,它对应的本地方法是JVM_MonitorWait,间接调用了ObjectSynchronizer::wait,与notify对应,它也是对应调用ObjectMonitor对象的wait方法。该方法较长,这里不贴出来了,大概就是创建一个ObjectWaiter对象,接着获取_WaitSet队列锁将ObjectWaiter对象添加到该队列中,再释放队列锁。另外,它还会释放synchronized对应的锁,所以锁没有等到synchronized同步块结束时才释放。

JVM_ENTRY(void, JVM_MonitorWait(JNIEnv* env, jobject handle, jlong ms)) JVMWrapper("JVM_MonitorWait"); Handle obj(THREAD, JNIHandles::resolve_non_null(handle)); assert(obj->is_instance() || obj->is_array(), "JVM_MonitorWait must apply to an object"); JavaThreadInObjectWaitState jtiows(thread, ms != 0); if (JvmtiExport::should_post_monitor_wait()) {  JvmtiExport::post_monitor_wait((JavaThread *)THREAD, (oop)obj(), ms); } ObjectSynchronizer::wait(obj, ms, CHECK);JVM_END

finalize方法

这个方法用于当对象被回收时调用,这个由JVM支持,Object的finalize方法默认是什么都没有做,如果子类需要在对象被回收时执行一些逻辑处理,则可以重写finalize方法

总结

以上就是本文关于Java从JDK源码角度对Object进行实例分析的全部内容,希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站其他相关专题,如有不足之处,欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持!


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