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Java问答:终极父类(1)

2015-05-29 21:05 ImportNew

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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: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类


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:


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:


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:


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):


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:


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


出处:ImportNew - 赖信涛

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



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