Java中finalize,hashcode和toString

2021-07-28 10:52:47

1 Finalize
2 hashCode
3 toString

1 Finalize

1.1 finalize方法作用

finalize()方法可以被子类对象所覆盖，然后作为一个终结者，当GC被调用的时候完成最后的清理工作（例如释放系统资源之类）。这就是终止。默认的finalize()方法什么也不做，当被调用时直接返回。
对于任何一个对象，它的finalize()方法都不会被JVM执行两次。如果你想让一个对象能够被再次调用的话（例如，分配它的引用给一个静态变量），注意当这个对象已经被GC回收的时候，finalize()方法不会被调用第二次。

finalize()是Object的protected方法，子类可以覆盖该方法以实现资源清理工作，GC在回收对象之前调用该方法。
finalize()与C++中的析构函数不是对应的。C++中的析构函数调用的时机是确定的（对象离开作用域或delete掉），但Java中的finalize的调用具有不确定性，不建议用finalize方法完成非内存资源的清理工作，但建议用于：

清理本地对象(通过JNI创建的对象)；
作为确保某些非内存资源(如Socket、文件等)释放的一个补充：在finalize方法中显式调用其他资源释放方法

1.2 怎么使用finalize

可以遵循下面这个模式写finalize()方法：

@Override
protected void finalize() throws Throwable{   
try   {     
 // Finalize the subclass state.      
 // ...  
  }   finally   {  
      super.finalize();   
      }
}

子类终结器一般会通过调用父类的终结器来实现。当被调用时，先执行try模块，然后再在对应的finally中调用super.finalize()；这就保证了无论try会不会抛出异常父类都会被销毁。

1.3 finalize异常和问题

当finalize()抛出异常的时候会被忽略。而且，对象的终结将在此停止，导致对象处在一种不确定的状态。如果另一个进程试图使用这个对象的话，将产生不确定的结果。通常抛出异常将会导致线程终止并产生一个提示信息，但是从finalize()中抛出异常就不会

一些与finalize相关的方法，由于一些致命的缺陷，已经被废弃了，如System.runFinalizersOnExit()方法、Runtime.runFinalizersOnExit()方法
System.gc()与System.runFinalization()方法增加了finalize方法执行的机会，但不可盲目依赖它们
Java语言规范并不保证finalize方法会被及时地执行、而且根本不会保证它们会被执行
finalize方法可能会带来性能问题。因为JVM通常在单独的低优先级线程中完成finalize的执行
对象再生问题：finalize方法中，可将待回收对象赋值给GC Roots可达的对象引用，从而达到对象再生的目的
finalize方法至多由GC执行一次(用户当然可以手动调用对象的finalize方法，但并不影响GC对finalize的行为)

1.4 finalize执行过程(生命周期)

大致描述一下finalize流程：
当对象变成(GC Roots)不可达时，GC会判断该对象是否覆盖了finalize方法，若未覆盖，则直接将其回收。否则，若对象未执行过finalize方法，将其放入F-Queue队列，由一低优先级线程执行该队列中对象的finalize方法。执行finalize方法完毕后，GC会再次判断该对象是否可达，若不可达，则进行回收，否则，对象复活。(GC Roots相关知识点学习)

具体的finalize流程：
对象可由两种状态，涉及到两类状态空间，一是终结状态空间 F = {unfinalized, finalizable, finalized}；二是可达状态空间 R = {reachable, finalizer-reachable, unreachable}。
各状态含义如下：

unfinalized: 新建对象会先进入此状态，GC并未准备执行其finalize方法，因为该对象是可达的
finalizable: 表示GC可对该对象执行finalize方法，GC已检测到该对象不可达。正如前面所述，GC通过F-Queue队列和一专用线程完成finalize的执行
finalized: 表示GC已经对该对象执行过finalize方法
reachable: 表示GC Roots引用可达
finalizer-reachable(f-reachable)：表示不是reachable，但可通过某个finalizable对象可达
unreachable：对象不可通过上面两种途径可达

2 hashCode

2.1 hashcode做什么用

hashCode()方法返回给调用者此对象的哈希码（其值由一个hash函数计算得来）。这个方法通常用在基于hash的集合类中，像java.util.HashMap,java.until.HashSet和java.util.Hashtable.

2.2 在类中覆盖equals的时候，为什么要同时覆盖hashCode

在覆盖equals()的时候同时覆盖hashCode()可以保证对象的功能兼容于hash集合。这是一个好习惯，即使这些对象不会被存储在hash集合中。

2.3 hashCode一般规则

在同一个Java程序中，对一个相同的对象，无论调用多少次hashCode()，hashCode()返回的整数必须相同，因此必须保证equals()方法比较的内容不会更改。但不必在另一个相同的Java程序中也保证返回值相同。
如果两个对象用equals()方法比较的结果是相同的，那么这两个对象调用hashCode()应该返回相同的整数值。
当两个对象使用equals()方法比较的结果是不同的，hashCode()返回的整数值可以不同。然而，hashCode()的返回值不同可以提高哈希表的性能。

2.4 如果覆盖了equals却不覆盖hashCode的后果

当覆盖equals()却不覆盖hashCode()的时候，在hash集合中存储对象时就会出现问题。
当hash集合只覆盖equals()时的问题

final class Employee
{
   private String name;
   private int age;
 
   Employee(String name, int age)
   {
  this.name = name;
  this.age = age;
   }
 
   @Override
   public boolean equals(Object o)
   {
  if (!(o instanceof Employee))
 return false;
 
  Employee e = (Employee) o;
  return e.getName().equals(name) && e.getAge() == age;
   }
 
   String getName()
   {
  return name;
   }
 
   int getAge()
   {
  return age;
   }
}
 
public class HashDemo
{
   public static void main(String[] args)
   {
  Map<Employee, String> map = new HashMap<>();
  Employee emp = new Employee("John Doe", 29);
  map.put(emp, "first employee");
  System.out.println(map.get(emp));
  System.out.println(map.get(new Employee("John Doe", 29)));
   }
}

代码中声明了一个Employee类，覆盖了equals()方法但是没有覆盖hashCode()。同时声明了一个HashDemo类，来演示将Employee作为键存储时产生的问题。
main()函数首先在实例化Employee之后创建了一个hashmap，将Employee对象作为键，将一个字符串作为值来存储。然后它将这个对象作为键来检索这个集合并输出结果。同样地，再通过新建一个具有相同内容的Employee对象作为键来检索集合，输出信息。
将看到如下输出结果：

first employee
null

如果hashCode()方法被正确的覆盖，将在第二行看到first employee而不是null，因为这两个对象根据equals()方法比较的结果是相同的，根据上文中提到的：如果两个对象用equals()方法比较的结果是相同的，那么这两个对象调用hashCode()应该返回相同的整数值。

3 toString

3.1 toString方法实现什么功能

toString() 方法将根据调用它的对象返回其对象的字符串形式，通常用于debug

3.2 当toString方法没有被覆盖的时候，返回的字符串通常是什么样子

当toString() 没有被覆盖的时候，返回的字符串格式是 类名@哈希值，哈希值是十六进制。举例说，假设有一个 Employee 类，toString() 方法返回的结果可能是 Empoyee@1c7b0f4d

3.3 如何得到字符串的表达形式

根据对象的引用，调用引用的 toString() 。例如，假设 emp 包含了一个 Employee 引用，调用 emp.toString() 就会得到这个对象的字符串形式。

3.4 System.out.println(o.toString()); 和 System.out.println(o) 的区别

System.out.println(o.toString()); 和 System.out.println(o) 两者的输出结果中都包含了对象的字符串形式。区别是，System.out.println(o.toString()); 直接调用toString() 方法，而System.out.println(o) 则是隐式调用了 toString()

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