Java 7新增的Objects类

背景和设计目的
Objects 类的主要方法
实现原理
常见使用场景
最佳实践
总结
参考文献

Java 7 引入了许多改进和新特性，其中之一是 java.util.Objects 类。该类提供了一些静态实用方法，主要用于操作对象，包括对象比较、哈希码生成、空值检查等。Objects 类的引入极大地简化了常见的对象操作，提高了代码的可读性和健壮性。在本文中，我们将详细探讨 Objects 类的背景、设计目的、主要方法、实现原理、常见使用场景以及最佳实践。

背景和设计目的

在 Java 7 之前，开发者在进行对象比较、哈希码生成和空值检查等操作时，通常需要编写冗长且易出错的代码。例如：

if (obj1 == null ? obj2 == null : obj1.equals(obj2)) {
    // 对象相等
}

这样的代码不仅难以阅读，还容易引入空指针异常（NullPointerException）。为了简化这些常见的对象操作，Java 7 引入了 Objects 类，提供了一组静态方法，用于处理对象的常见操作。这些方法简洁、安全，并且大大提高了代码的可读性和可维护性。

Objects 类的主要方法

Objects 类中提供了许多实用的方法，下面我们将详细介绍其中一些最重要和常用的方法。

equals(Object a, Object b)

equals 方法用于比较两个对象是否相等。它处理了空指针的情况，避免了显式的空值检查。

public static boolean equals(Object a, Object b) {
    return (a == b) || (a != null && a.equals(b));
}

示例：

String s1 = null;
String s2 = "hello";
boolean result = Objects.equals(s1, s2);  // false

deepEquals(Object a, Object b)

deepEquals 方法用于深度比较两个对象，适用于数组和多维数组的比较。它递归地比较数组的每个元素。

public static boolean deepEquals(Object a, Object b) {
    if (a == b)
        return true;
    else if (a == null || b == null)
        return false;
    else if (!a.getClass().isArray() || !b.getClass().isArray())
        return a.equals(b);
    else
        return Arrays.deepEquals0(a, b);
}

示例：

int[] arr1 = {1, 2, 3};
int[] arr2 = {1, 2, 3};
boolean result = Objects.deepEquals(arr1, arr2);  // true

hashCode(Object o)

hashCode 方法返回对象的哈希码。如果对象为空，则返回 0。

public static int hashCode(Object o) {
    return o != null ? o.hashCode() : 0;
}

示例：

String s = "hello";
int hash = Objects.hashCode(s);  // "hello".hashCode()

hash(Object… values)

hash 方法根据传入的多个值生成一个哈希码。它通过调用 Arrays.hashCode(Object[] array) 实现。

public static int hash(Object... values) {
    return Arrays.hashCode(values);
}

示例：

int hash = Objects.hash("hello", 123, true);

toString(Object o)

toString 方法返回对象的字符串表示。如果对象为空，则返回 "null"。

public static String toString(Object o) {
    return String.valueOf(o);
}

示例：

String s = null;
String result = Objects.toString(s);  // "null"

toString(Object o, String nullDefault)

toString 方法返回对象的字符串表示。如果对象为空，则返回指定的默认字符串。

public static String toString(Object o, String nullDefault) {
    return (o != null) ? o.toString() : nullDefault;
}

示例：

String s = null;
String result = Objects.toString(s, "default");  // "default"

compare(T a, T b, Comparator<? super T> c)

compare 方法使用指定的比较器比较两个对象。

public static <T> int compare(T a, T b, Comparator<? super T> c) {
    return (a == b) ? 0 : c.compare(a, b);
}

示例：

Comparator<String> comparator = String::compareTo;
int result = Objects.compare("a", "b", comparator);  // negative

requireNonNull(T obj)

requireNonNull 方法检查对象是否为空。如果对象为空，则抛出 NullPointerException。

public static <T> T requireNonNull(T obj) {
    if (obj == null)
        throw new NullPointerException();
    return obj;
}

示例：

String s = null;
Objects.requireNonNull(s);  // Throws NullPointerException

requireNonNull(T obj, String message)

requireNonNull 方法检查对象是否为空。如果对象为空，则抛出带有指定消息的 NullPointerException。

public static <T> T requireNonNull(T obj, String message) {
    if (obj == null)
        throw new NullPointerException(message);
    return obj;
}

示例：

String s = null;
Objects.requireNonNull(s, "Object cannot be null");  // Throws NullPointerException with message

实现原理

Objects 类的方法大多是通过调用 java.util.Arrays 和 java.util.Collections 中的相关方法实现的。例如，Objects.hash 方法通过调用 Arrays.hashCode(Object[] array) 生成哈希码，而 Objects.deepEquals 方法则通过调用 Arrays.deepEquals0(Object a, Object b) 实现深度比较。这种实现方式确保了方法的高效和可靠性，同时也复用了已有的功能，避免了重复代码。

常见使用场景

空值检查

在方法中使用 Objects.requireNonNull 进行空值检查，可以显著提高代码的健壮性，避免潜在的 NullPointerException。

public void setName(String name) {
    this.name = Objects.requireNonNull(name, "name cannot be null");
}

对象比较

使用 Objects.equals 和 Objects.deepEquals 进行对象比较，可以简化代码逻辑，提高可读性。

@Override
public boolean equals(Object obj) {
    if (this == obj) return true;
    if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
    Person person = (Person) obj;
    return Objects.equals(name, person.name) &&
           Objects.equals(age, person.age);
}

生成哈希码

使用 Objects.hash 生成对象的哈希码，可以确保哈希码的一致性和有效性，特别是在重写 hashCode 方法时。

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(name, age);
}

字符串表示

使用 Objects.toString 生成对象的字符串表示，可以避免空指针异常，提高代码的健壮性。

@Override
public String toString() {
    return "Person{name=" + Objects.toString(name, "N/A") + ", age=" + age + "}";
}

最佳实践

合理使用空值检查

在代码中合理使用 Objects.requireNonNull 进行空值检查，确保在方法执行之前验证参数的有效性，可以显著提高代码的健壮性和可维护性。

public void setAge(Integer age) {
    this.age = Objects.requireNonNull(age, "age cannot be null");
}

优先使用静态导入

为了简化代码，可以使用静态导入 Objects 类的方法。例如：

import static java.util.Objects.*;
public class Example {
    public boolean isEqual(Object a, Object b) {
        return equals(a, b);
    }
}

深入理解对象比较

在使用 Objects.equals 和 Objects.deepEquals 时，需要理解它们的区别。Objects.equals 适用于比较基本类型和非数组对象，而 Objects.deepEquals 适用于比较数组和多维数组。

重写`equals`和`hashCode`方法时确保一致性

当重写 equals 和 hashCode 方法时，确保它们的一致性非常重要。如果两个对象根据 equals 方法是相等的，那么它们的哈希码也必须相等。可以使用 Objects.equals 和 Objects.hash 方法来简化实现。

@Override
public boolean equals(Object obj) {
    if (this == obj) return true;
    if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
    MyObject myObject = (MyObject) obj;
    return Objects.equals(field1, myObject.field1) &&
           Objects.equals(field2, myObject.field2);
}
@Override
public
 int hashCode() {
    return Objects.hash(field1, field2);
}

总结

java.util.Objects 类的引入为 Java 提供了一个简单而强大的工具集，用于处理对象的常见操作。通过使用 Objects 类的方法，开发者可以编写出更加简洁、健壮和可读的代码。本文详细介绍了 Objects 类的背景、设计目的、主要方法、实现原理、常见使用场景和最佳实践，希望能帮助读者深入理解和有效使用 Objects 类，提高 Java 编程的效率和质量。

参考文献

Java 官方文档: java.util.Objects
《Effective Java》, Joshua Bloch, 第二版, Addison-Wesley