Java 中的 Object 与 String

简介

在 Java 编程世界里，Object 和 String 是两个极为重要的概念。Object 是所有类的基类，提供了通用的方法和特性；而 String 用于处理文本数据，在日常开发中无处不在。深入理解它们的基础概念、使用方法以及最佳实践，能极大提升 Java 编程的能力和效率。

Java Object 基础概念

Object 类位于 java.lang 包下，是 Java 中所有类的超类。这意味着，任何一个类，无论是否显式继承 Object，都默认继承了 Object 类的方法。它提供了一些通用的方法，如 equals、hashCode、toString 等，这些方法在对象的比较、存储和表示方面起着关键作用。

Java Object 使用方法

1. `equals` 方法

用于比较两个对象是否相等。默认情况下，它比较的是对象的内存地址，但在实际应用中，通常需要重写该方法以实现基于对象内容的比较。

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

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

public class ObjectEqualsExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person1 = new Person("Alice", 25);
        Person person2 = new Person("Alice", 25);
        System.out.println(person1.equals(person2)); // 输出 true
    }
}

2. `hashCode` 方法

返回对象的哈希码值。哈希码在哈希表等数据结构中用于快速定位和存储对象。当重写 equals 方法时，通常也需要重写 hashCode 方法，以确保相等的对象具有相同的哈希码。

class Person {
    // 省略其他代码

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name.hashCode();
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }
}

3. `toString` 方法

返回对象的字符串表示形式。默认实现返回的是类名加上哈希码的十六进制表示，但可以重写该方法以提供更有意义的字符串表示。

class Person {
    // 省略其他代码

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

public class ObjectToStringExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Bob", 30);
        System.out.println(person.toString()); // 输出 Person{name='Bob', age=30}
    }
}

Java String 基础概念

String 类也位于 java.lang 包下，用于表示字符串。在 Java 中，字符串是不可变的，一旦创建，其值不能被修改。String 对象实际上是字符数组的封装，提供了丰富的方法用于字符串的操作，如查找、替换、分割等。

Java String 使用方法

1. 创建字符串

可以通过字面量或构造函数来创建字符串。

// 使用字面量创建字符串
String str1 = "Hello";

// 使用构造函数创建字符串
String str2 = new String("World");

2. 字符串连接

使用 + 运算符或 StringBuilder、StringBuffer 类。

// 使用 + 运算符连接字符串
String result1 = "Hello" + " " + "World";

// 使用 StringBuilder 连接字符串
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello");
sb.append(" ");
sb.append("World");
String result2 = sb.toString();

3. 字符串查找

String str = "Hello World";
int index = str.indexOf("World"); // 返回 6
boolean contains = str.contains("Hello"); // 返回 true

4. 字符串替换

String str = "Hello World";
String newStr = str.replace("World", "Java"); // 返回 "Hello Java"

5. 字符串分割

String str = "apple,banana,orange";
String[] fruits = str.split(",");
for (String fruit : fruits) {
    System.out.println(fruit);
}

常见实践

1. 对象比较与相等性判断

在开发中，经常需要比较两个对象是否相等。除了重写 equals 和 hashCode 方法外，还可以使用一些工具类，如 Objects 类提供的辅助方法来简化比较操作。

import java.util.Objects;

class Person {
    // 省略其他代码

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

2. 字符串处理与格式化

在日志记录、用户界面显示等场景中，经常需要对字符串进行格式化。可以使用 String.format 方法或 MessageFormat 类。

String name = "Alice";
int age = 25;
String message = String.format("Name: %s, Age: %d", name, age);
System.out.println(message); // 输出 Name: Alice, Age: 25

最佳实践

1. 合理使用不可变对象

由于 String 是不可变的，频繁的字符串拼接操作会产生大量的临时对象，影响性能。此时应优先使用 StringBuilder 或 StringBuffer。StringBuilder 是非线程安全的，StringBuffer 是线程安全的，根据实际需求选择。

2. 重写 `equals` 和 `hashCode` 方法遵循规范

重写 equals 方法时，要确保满足自反性、对称性、传递性和一致性。重写 hashCode 方法时，要保证相等的对象具有相同的哈希码。可以使用 IDE 自动生成这些方法的代码，以确保正确性。

3. 避免空指针异常

在处理 String 和对象时，要注意检查是否为 null。可以使用 Objects 类的 requireNonNull 方法来提前检查参数是否为 null，避免在后续代码中出现空指针异常。

import java.util.Objects;

public class NullCheckExample {
    public void printLength(String str) {
        Objects.requireNonNull(str, "字符串不能为 null");
        System.out.println(str.length());
    }
}

小结

Object 和 String 是 Java 编程中的核心概念。Object 作为所有类的基类，提供了通用的方法用于对象的比较、哈希处理和字符串表示；String 用于处理文本数据，具有丰富的操作方法。在实际开发中，遵循最佳实践，如合理使用不可变对象、正确重写 equals 和 hashCode 方法以及避免空指针异常等，能够提高代码的质量和性能。

参考资料

Oracle Java 官方文档
《Effective Java》 - Joshua Bloch
《Java 核心技术》 - Cay S. Horstmann, Gary Cornell