06. 详解 Java 的 Object 类和常见类

Object 类

java.lang.Object 作为所有 Java 类的祖先，编译系统默认继承 Object 类，Object 类包含了所有 Java 类的公共属性和方法。

Object() 构造方法
getClass():Class<?>
public boolean equals(Object obj) 比较两对象封装的数据是否相等；而比较运算符“==”在比较两对象变量时，只有当两个对象引用指向同一对象时才为真值。
hashCode()
public String toString() 该方法返回对象的字符串描述,建议所有子类都重写此方法。如果没有覆盖toString()方法，默认的字符串是 “类名@对象的十六进制哈希码”
wait(), wait(long), wait(long, int) 让当前线程进入阻塞状态
notify(), notifyAll 唤醒阻塞状态的线程
protected Object clone() 克隆对象
protected void finalize() 该方法 Java 垃圾回收程序在删除对象前自动执行。不建议开发者直接调用

hashCode 方法的说明

哈希码（hashCode），每个 Java 对象都有哈希码（hashCode）属性，哈希码可以用来标识对象，提高对象在集合操作中的执行效率。

小技巧：为了减轻书写重复 equals 和 hashCode 代码的负担，不建议手巧，而是可借助 IDEA 自动的生成功能和一些公共的类库进行辅助工作，例如使用 google/guava: Google core libraries for Java 来做生成这两方法。

equals 方法和 toString 方法

和 hashCode 方法类似，这三个方法非常常用，建议所有类都进行复写。

包装类和装箱拆箱

包装类

在 Java 中 8 种基本数据类型不属于类，不具备“对象”的特征，没有成员变量和方法，不方便进行面向对象的操作。为此，Java 提供包装类（Wrapper Class）来将基本数据类型包装成类。

包装类也都很好记，除了 Integer 和 Character 外，其他类名称与基本类型基本一样，只是首字母大写。

基本数据类型包装类

boolean -> Boolean
byte -> Byte
char -> Character
short -> Short
int -> Integer
long -> Long
float -> Float
double -> Double

数值包装类

这些数值包装类（Byte、Short、Integer、Long、Float和Double）都有一些相同特点。

1. 构造方法类似
每一个数值包装类都有两个构造方法，以 Integer 为例，Integer 构造方法如下：

【已过时】Integer(int value)：通过指定一个数值构造 Integer 对象。
【已过时】Integer(String s)：通过指定一个字符串 s 构造对象，s 是十进制字符串表示的数值。

更建议使用静态方法 valueOf。

2. 共同的父类
这 6 个数值包装类有一个共同的父类—Number，Number 是一个抽象类，除了这 6 个子类还有：AtomicInteger、AtomicLong、BigDecimal 和 BigInteger。Number 是抽象类，要求它的子类必须实现如下 6 个方法：

package java.lang;public abstract class Number implements java.io.Serializable {public abstract int intValue();public abstract long longValue();public abstract float floatValue();public abstract double doubleValue();public byte byteValue() {return (byte)intValue();}public short shortValue() {return (short)intValue();}
}

包装类与基本类型的转换代码结构是类似的，每种包装类都有一个静态方法 valueOf()，接受基本类型，返回引用类型，也都有一个实例方法 xxxValue() 返回对应的基本类型。

3. compareTo() 方法
每个包装类都实现了 Java API 中的 Comparable 接口。可以进行包装对象的比较。方法返回值是int，如果返回值是 0，则相等；如果返回值小于 0，则此对象小于参数对象；如果返回值大于 0，则此对象大于参数对象。

4. 字符串转换为基本数据类型
每一个数值包装类都提供一些静态 parseXXX(String) 方法将字符串转换为对应的基本数据类型。

5. 基本数据类型转换为字符串
每一个数值包装类都提供一些静态 toString() 方法实现将基本数据类型数值转换为字符串。对于 Integer 类型，字符串表示除了默认的十进制外，还可以表示为其他进制，如二进制、八进制和十六进制，包装类有静态方法进行相互转换。举例 Integer.toOctalString(15) 的输出结果为八进制的 17。

注意：那到底应该用静态的 valueOf 方法，还是使用 new 创建包装类型呢？
一般建议使用 valueOf 方法。new 每次都会创建一个新对象，而除了 Float 和 Double 外的其他包装类，都会缓存包装类对象，减少需要创建对象的次数，节省空间，提升性能。实际上，从 Java 9 开始，这些构造方法已经被标记为过时了，因此更加推荐使用静态的 valueOf 方法。

Character 类

Character 类是 char 类型的包装类。Character 类常用方法如下：

Character(char value)：构造方法，通过 char 值创建一个新的 Character 对象。
char charValue()：返回此 Character 对象的值。
int compareTo(Character anotherCharacter)：方法返回值是 int，如果返回值是 0，则相等；如果返回值小于 0，则此对象小于参数对象；如果返回值大于0，则此对象大于参数对象。

Boolean 类

Boolean类是 boolean 类型的包装类。

1. 构造方法
Boolean 类有两个构造方法，构造方法定义如下：
Boolean(boolean value)：通过一个 boolean 值创建 Boolean 对象。
Boolean(String s)：通过字符串创建 Boolean 对象。s 不能为 null，s如果是忽略大小写 “true” 则转换为 true 对象，其他字符串都转换为 false 对象。

2. compareTo() 方法
Boolean 类有 int compareTo(Boolean 包装类对象) 方法，可以进行包装对象的比较。方法返回值是int，如果返回值是0，则相等；如果返回值小于 0，则此对象小于参数对象；如果返回值大于 0，则此对象大于参数对象。

3. 字符串转换为 boolean 类型

Boolean 包装类都提供静态 parseBoolean() 方法实现将字符串转换为对应的 boolean 类型，方法定义如下：
static boolean parseBoolean(String s)：将字符串转换为对应的 boolean 类。s 不能为 null，s 如果是忽略大小写"true" 则转换为 true，其他字符串都转换为 false。

常用常量

包装类中除了定义静态方法和实例方法外，还定义了一些静态变量。对于 Boolean 类型，有：Boolean.TRUE，Boolean.FALSE。

所有数值类型都定义了 MAX_VALUE和 MIN_VALUE，表示能表示的最大/最小值。

Float 和 Double还定义了一些特殊数值，比如正无穷、负无穷、非数值。

Float 和 Double 中的常量非数值 NAN、无穷 INFINITY 的说明

java 浮点数运算中有两个特殊的情况：非数值 NAN、无穷 INFINITY。

1、INFINITY：
在浮点数运算时，有时我们会遇到除数为 0 的情况，那 java 是如何解决的呢？

我们知道，在整型运算中，除数是不能为 0 的，否则直接运行异常。但是在浮点数运算中，引入了无限这个概念，我们来看一下 Double 和 Float 中的定义。

// Double：
public static final double POSITIVE_INFINITY = 1.0 / 0.0;
public static final double NEGATIVE_INFINITY = -1.0 / 0.0;
// Float
public static final float POSITIVE_INFINITY = 1.0f / 0.0f;
public static final float NEGATIVE_INFINITY = -1.0f / 0.0f;

那么这些值对运算会有什么影响呢？

我们先思考一下下面几个问题：

无限乘以 0 会是什么？
无限除以 0 会是什么？
无限做除了乘以 0 以外的运算结果是什么？

1. 无限乘以0，结果为 NAN

System.out.println(Float.POSITIVE_INFINITY * 0); // output: NAN
System.out.println(Float.NEGATIVE_INFINITY * 0); // output: NAN

2. 无限除以 0，结果不变，还是无限

System.out.println((Float.POSITIVE_INFINITY / 0) == Float.POSITIVE_INFINITY); // output: true
System.out.println((Float.NEGATIVE_INFINITY / 0) == Float.NEGATIVE_INFINITY); // output: true

3. 无限做除了乘以 0 以外的运算，结果还是无限

System.out.println(Float.POSITIVE_INFINITY == (Float.POSITIVE_INFINITY + 10000)); // true
System.out.println(Float.POSITIVE_INFINITY == (Float.POSITIVE_INFINITY - 10000)); // true
System.out.println(Float.POSITIVE_INFINITY == (Float.POSITIVE_INFINITY * 10000)); // true
System.out.println(Float.POSITIVE_INFINITY == (Float.POSITIVE_INFINITY / 10000)); // true

要判断一个浮点数是否为 INFINITY，可用 isInfinite 方法

System.out.println(Double.isInfinite(Float.POSITIVE_INFINITY)); // output: true

2、NAN

java 中的 NAN 是这么定义的：

public static final double NaN = 0.0D / 0.0;

NAN 表示非数字，它与任何值都不相等，甚至不等于它自己，所以要判断一个数是否为 NAN 要用 isNAN 方法：

System.out.println(Double.isNaN(Float.NaN)); // output: true

自动装箱和拆箱

Java5 之后提供了拆箱(unboxing)功能，拆箱能够将包装类对象自动转换为基本数据类型的数值，而不需要使用 intValue() 或 doubleValue() 等方法。类似 Java5 还提供了相反功能，自动装箱(autoboxing) 底层调用了 valueOf() 方法，装箱能够自动地将基本数据类型的数值自动转换为包装类对象，从而不需要使用构造方法，也方便了书写。

注意: 小心，以下会运行期异常 NullPointerException

Integer obj = null;
int intVar = obj;

包装类的常量池

在前面，我们提到，创建包装类对象时，可以使用静态的 valueOf 方法，也可以直接使用 new，但建议使用 valueOf 方法，为什么呢？我们来看 Integer 的 valueOf 的代码（基于 Java8）：

public static Integer valueOf(int i) {if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];return new Integer(i);
}

private static class IntegerCache {static final int low = -128;static final int high;static final Integer cache[];static {// high value may be configured by propertyint h = 127;String integerCacheHighPropValue =sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");if (integerCacheHighPropValue != null) {try {int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);i = Math.max(i, 127);// Maximum array size is Integer.MAX_VALUEh = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);} catch( NumberFormatException nfe) {// If the property cannot be parsed into an int, ignore it.}}high = h;cache = new Integer[(high - low) + 1];int j = low;for(int k = 0; k < cache.length; k++)cache[k] = new Integer(j++);// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)assert IntegerCache.high >= 127;}private IntegerCache() {}
}

IntegerCache 表示 Integer 缓存，其中的 cache 变量是一个静态 Integer 数组，在静态初始化代码块中被初始化，默认情况下，保存了 -128～127 共 256 个整数对应的 Integer 对象。

在 valueOf 代码中，如果数值位于被缓存的范围，即默认 -128～127，则直接从 Integer-Cache 中获取已预先创建的 Integer 对象，只有不在缓存范围时，才通过new创建对象。

通过共享常用对象，可以节省内存空间，由于 Integer 是不可变的，所以缓存的对象可以安全地被共享。Boolean、Byte、Short、Long、Character 都有类似的实现。这种共享常用对象的思路，是一种常见的设计思路，它有一个名字，叫享元模式，英文叫 Flyweight，即共享的轻量级元素。

其他类

Arrays 类

Arrays.toString 将数组转化为格式化后的字符串
Arrays.sort 将数组进行排序

Random 类

new Random().nextInt(10); // 0 - 10（但不包括本身） 的随机数

Scanner 类

Scanner sc = new Scanner()；
System.out.println(sc.nextLine());

System 类

获取时间戳 System.currentTimeMillis()

获取环境变量 System.getenv()

考一考

// 三种四舍五入的方法
System.out.println(Math.round(12.6));  // 记住是四舍五入即可 结果 13
System.out.println(Math.round(-12.6)); // 记住规则：四舍五入的取反 等于 取反的四舍五入 结果 -13System.out.println(Math.floor(12.6)); // 牢记结果趋向于坐标轴的反方向 结果 12.0
System.out.println(Math.floor(-12.6)); // 结果 -13.0System.out.println((int)12.6); // 记得取整数位即可 // 结果 12
System.out.println((int)-12.6); // 结果 -12System.out.println(1.0 / 0); // 结果为 Infinity