Java从JDK源码角度对Object进行的示例分析-创新互联
小编给大家分享一下Java从JDK源码角度对Object进行的示例分析,相信大部分人都还不怎么了解,因此分享这篇文章给大家参考一下,希望大家阅读完这篇文章后大有收获,下面让我们一起去了解一下吧!
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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 JNICALL Java_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 JNICALL Java_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
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