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Java 问答：终极父类(第一部分)
阅读量：6820 次
发布时间：2019-06-26

本文共 9841 字，大约阅读时间需要 32 分钟。

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Java的一些特性会让初学者感到困惑，但在有经验的开发者眼中，却是合情合理的。例如，新手可能不会理解Object类。这篇文章分成三个部分讲跟Object类及其方法有关的问题。

上帝类

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：:“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类

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importjava.lang.Object;
publicclassEmployeeextendsObject {
   privateString name;
   publicEmployee(String name) {
       this.name = name;
   }
   publicString getName() {
       returnname;
   }
   publicstaticvoidmain(String[] args) {
       Employee emp =newEmployee("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

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publicclassEmployee
{
 privateString name;
 publicEmployee(String name)
 {
     this.name = name;
 }
 publicString getName()
 {
     returnname;
 }
 publicstaticvoidmain(String[] args)
 {
     Employee emp =newEmployee("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

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publicclassCloneDemoimplementsCloneable {
   intx;
   publicstaticvoidmain(String[] args)throwsCloneNotSupportedException {
       CloneDemo cd =newCloneDemo();
       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：

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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

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classDataimplementsCloneable {
   intx;
   @Override
   publicObject clone()throwsCloneNotSupportedException {
       returnsuper.clone();
   }
}
publicclassCloneDemo {
   publicstaticvoidmain(String[] args)throwsCloneNotSupportedException {
       Data data =newData();
       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：

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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

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classEmployeeimplementsCloneable {
   privateString name;
   privateintage;
   privateAddress address;
   Employee(String name,intage, Address address) {
       this.name = name;
       this.age = age;
       this.address = address;
   }
   @Override
   publicObject clone()throwsCloneNotSupportedException {
       returnsuper.clone();
   }
   Address getAddress() {
       returnaddress;
   }
   String getName() {
       returnname;
   }
   intgetAge() {
       returnage;
   }
}
classAddress {
   privateString city;
   Address(String city) {
       this.city = city;
   }
   String getCity() {
       returncity;
   }
   voidsetCity(String city) {
       this.city = city;
   }
}
publicclassCloneDemo {
   publicstaticvoidmain(String[] args)throwsCloneNotSupportedException {
       Employee e =newEmployee("John Doe",49,newAddress("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：

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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

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classEmployeeimplementsCloneable
{
 privateStringname;
 privateintage;
 privateAddress address;
 Employee(Stringname,intage, Address address)
 {
     this.name = name;
     this.age = age;
     this.address = address;
 }
 @Override
 publicEmployee clone() throws CloneNotSupportedException
 {
     Employee e = (Employee)super.clone();
     e.address = address.clone();
     returne;
 }
 Address getAddress()
 {
     returnaddress;
 }
 StringgetName()
 {
     returnname;
 }
 intgetAge()
 {
     returnage;
 }
}
classAddress
{
 privateStringcity;
 Address(Stringcity)
 {
     this.city = city;
 }
 @Override
 publicAddress clone()
 {
     returnnewAddress(newString(city));
 }
 StringgetCity()
 {
     returncity;
 }
 voidsetCity(Stringcity)
 {
     this.city = city;
 }
}
publicclassCloneDemo
{
 publicstaticvoidmain(String[] args) throws CloneNotSupportedException
 {
     Employee e =newEmployee("John Doe",49,newAddress("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)：

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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

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classCity {
   privateString name;
   City(String name) {
       this.name = name;
   }
   String getName() {
       returnname;
   }
   voidsetName(String name) {
       this.name = name;
   }
}
publicclassCloneDemo {
   publicstaticvoidmain(String[] args) {
       double[] temps = {98.6,32.0,100.0,212.0,53.5};
       for(doubletemp : temps)
           System.out.printf("%.1f ", temp);
       System.out.println();
       double[] temps2 = temps.clone();
       for(doubletemp : temps2)
           System.out.printf("%.1f ", temp);
       System.out.println();
       System.out.println();
       City[] cities = {newCity("Denver"),newCity("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：

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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

转载于:https://my.oschina.net/Chaos777/blog/212250

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