Java 中文文档

Appearance

常用类（Object、包装类、Math） ​

概述 ​

Java 中 Object 是所有类的根类，其 equals / hashCode / toString 的约定直接影响对象在集合、比较和调试中的行为。包装类（如 Integer、Double）将基本类型封装为对象，支持自动装箱与拆箱，是集合和泛型中不可或缺的一环。Math 则提供常用的数学运算与常量。本节从「值语义」与「日常开发」两个角度介绍这三类常用 API。

前置建议

已掌握 类与对象、封装与访问修饰符，以及 变量与数据类型 中的基本类型与引用类型。

Object 与通用方法 ​

Object 的地位 ​

在 Java 中，所有类（除 Object 自身）都直接或间接继承自 Object。因此，任何对象都可以调用 Object 提供的方法，例如 equals、hashCode、toString、getClass、clone、notify/notifyAll/wait 等。日常开发中最常需要重写的是 equals、hashCode 和 toString。

equals 与 hashCode 契约 ​

equals 用于判断两个对象在「业务含义」上是否相等；hashCode 返回对象的哈希值，用于基于哈希的集合（如 HashMap、HashSet）。Java 规定：

  1. equals 相等 → 两对象的 hashCode 必须相等。
  2. equals 不相等 → hashCode 可以相等（哈希冲突），但最好尽量不同以提高散列性能。
  3. 重写 equals 时必须同时重写 hashCode，否则在 HashMap、HashSet 等集合中会出现「逻辑上相等但查不到」或「重复元素」等错误行为。

注意

重写 equals 时必须同时重写 hashCode，否则在基于哈希的集合中行为异常。

正确重写 equals ​

推荐步骤：先判断是否同一引用，再判断 null 和类型，最后按业务字段逐项比较。基本类型用 ==，引用类型用 Objects.equals 以安全处理 null。

java
import java.util.Objects;

public class User {
    private String name;
    private int age;

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

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}
  • this == o：同一引用直接返回 true，兼顾性能与一致性。
  • getClass() != o.getClass()：严格同类比较，子类与父类不算相等（若需要「子类与父类按字段相等」再考虑用 instanceof 等方案）。
  • Objects.equals(name, user.name)：避免对 name 做 null 判断，若两者都为 null 也返回 true。

正确重写 hashCode ​

参与 equals 比较的所有字段都应参与 hashCode 计算，且算法应保持一致。使用 Objects.hash(字段1, 字段2, ...) 即可满足约定且不易出错。

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

若类不可变且 hashCode 计算较贵，可考虑缓存哈希值；一般业务类用 Objects.hash 即可。

重写 toString ​

toString 在打印、日志、调试时被广泛使用。重写后便于阅读，且 IDE 生成的「根据关键字段拼接字符串」的形式通常就够用。

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

提示

使用 IDE 的「生成 equals/hashCode/toString」功能可减少手写错误，生成后可根据业务稍作调整（例如排除某些字段）。

包装类（Wrapper Classes） ​

与基本类型的对应关系 ​

Java 为每种基本类型提供了对应的包装类，用于在需要「对象」的场合（如集合、泛型）表示该类型的值。

基本类型包装类
byteByte
shortShort
intInteger
longLong
floatFloat
doubleDouble
charCharacter
booleanBoolean

自动装箱与自动拆箱 ​

自动装箱：基本类型自动转换为对应包装类对象。自动拆箱：包装类对象自动转换为基本类型。这是编译器提供的语法糖，本质仍是调用 valueOf 与 xxxValue()。

java
// 自动装箱：int -> Integer
Integer a = 100;

// 自动拆箱：Integer -> int
int b = a;
int sum = a + 200;   // a 先拆箱再参与运算

// 集合中只能存放对象，泛型中使用包装类
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);         // 自动装箱
int first = list.get(0);   // 自动拆箱

包装类的常用方法 ​

  • 与字符串互转：Integer.parseInt("123")、Integer.toString(123)，以及带进制或默认值的重载。
  • 比较：包装类应使用 equals 比较内容，不要用 ==（== 比较的是引用，缓存范围内可能相等，但不可依赖）。
  • 数值型通用方法：如 Integer.valueOf、Double.valueOf，以及各类型的 xxxValue() 拆箱方法。
java
// 字符串与数值互转
int num = Integer.parseInt("42");
String s = Integer.toString(42);

// 比较：用 equals，不要用 ==
Integer x = 128;
Integer y = 128;
System.out.println(x.equals(y));   // true
System.out.println(x == y);         // false（不同对象）

警告

包装类比较内容时要用 equals，不要用 ==。== 比较的是引用，仅当 -128~127 等缓存范围内可能为同一对象，不可作为通用相等判断。

缓存与 valueOf ​

部分包装类（如 Integer）对一定范围内的值做了缓存，valueOf 可能返回缓存对象，因此同一数值在缓存内可能满足 ==，但代码不应依赖这一实现细节，相等性判断一律用 equals。

Math 工具类 ​

Math 提供静态方法用于数学运算，无需创建对象。常用内容如下。

常用方法与常量 ​

  • 取整：Math.round（四舍五入）、Math.floor（向下）、Math.ceil（向上）。
  • 最值：Math.max(a, b)、Math.min(a, b)。
  • 幂与开方：Math.pow(x, y)、Math.sqrt(x)。
  • 随机数：Math.random() 返回 [0.0, 1.0) 的 double；需要整数范围时可结合乘法和强转，或使用 Random 类。
  • 常量：Math.PI、Math.E。
java
double a = 3.7;
Math.round(a);   // 4
Math.floor(a);   // 3.0
Math.ceil(a);    // 4.0

Math.max(10, 20);   // 20
Math.pow(2, 10);    // 1024.0
Math.sqrt(4);       // 2.0

// [0.0, 1.0) 的随机数
double r = Math.random();
// 例如生成 [1, 100] 的整数（需注意边界）
int rand = (int) (Math.random() * 100) + 1;

信息

需要更灵活或线程安全的随机数时，推荐使用 java.util.Random 或 ThreadLocalRandom（JDK 7+），见 Oracle Java 文档 - Random。

注意事项 ​

  1. equals/hashCode：参与 equals 的字段都要参与 hashCode；保持 equals 与 hashCode 一致，且不要依赖对象可变字段在生命周期内的变化来改变 equals 结果，否则在集合中会导致难以排查的 bug。
  2. 包装类：在集合与泛型中必须使用包装类；比较时用 equals，避免用 ==；注意自动拆箱时的 NullPointerException（包装类为 null 时拆箱会抛 NPE）。
  3. Math：方法多为 double 入参和返回值，注意精度与强转；随机数若需整数或特定分布，优先考虑 Random / ThreadLocalRandom。

相关链接 ​

基于 VitePress 构建

Copyright © 2026 Java 中文文档