接口和抽象类是否继承了Object

  我们先看一下Java的帮助文档对于Object的描述:

Class Object is the root of the class hierarchy. Every class has Object as a superclass. All objects, including arrays, implement the methods of this class.

Object 类是类层次结构的根类。每个类都使用 Object 作为超类。所有对象(包括数组)都实现这个类的方法。

  注意:描述是Every class(所有的类)。有这句话可以猜想一下,抽象类是继承了Object。

  对于继承,我们知道C++语言支持多继承,Java语言只支持单继承。那么Java语言为什么不支持多继承呢?我们先看一看多继承中最典型的钻石问题(菱型缺陷),如下图(图片来源于https://www.cnblogs.com/sddai/p/6516668.html):

 

  其中A、B、C、D是四个类,B继承A,C也继承A,D又同时继承了B和C。如果B和C都有test方法,看如下代码

D d = new D();
d.test();

  第一句中当new D(); 的时候会不会调用两次A的构造函数?

  第二句中调用的是B里面的test方法还是C里面的test方法?

  为了避免以上的问题,Java采用了折衷的方法,只允许单继承,但可以实现多个接口。所以我们可以以java语言是单继承这个前提,来推导一下接口和抽象类是否继承Object。如下:

  对于抽象类而言:一个普通类肯定是继承了Object,如果一个抽象类再继承这个普通类,这个时候抽象类肯定也是继承了Object的。而对于没有继承任何类的抽象类而言,如果它没有继承Object,那么当一个普通类继承这个抽象类的时候,这个普通类也肯定没有继承Object,悖论。所以抽象类肯定是继承了Object。

  对于接口而言呢:如果接口继承了Object类。那么当一个类实现多个接口的时候,那不就相当于继承了多遍Object?又变成了多继承?这个问题先放一放。

  到目前为止,以上的言论还都处于猜想阶段,现在我们就来深入一点,找一下确凿的“证据”。我们都知道Java源文件会先编译成class文件,然后再被jvm执行。那么如果我们能够知道父类在class文件中是怎么存储的,然后看一下接口编译成的class文件,不就知道接口是否继承Object了吗?以下内容涉及字节码,来源于《深入理解Java虚拟机》第二版的6.3节(核心是6.3.4节)。

  Java文件编译而成的class文件是二进制文件,没有任何分隔符,所以无论是顺序还是数量都是被严格规定的。

  class文件开始的4个字节是 CAFEBABE,表示这是一个能被虚拟机接受的class文件;紧跟着4个字节表示class文件的版本号;紧接着后面是常量池,前两个字节是常量中的常量数量,后面是常量池的内容;常量池后面的2个字节代表访问标志,比如是否public、接口、注解、枚举等;紧接着2个字节代表类的索引;类索引后面两个字节代表父类索引;父类索引后面是接口索引集合,前两个字节代表集合的大小,后面跟具体的接口索引。如下图所示:

 

注:

  1. 由于常量池中常量的数量是用两个字节存储的,也就是说单个class文件中的常量池中常量的个数不会超过2个字节。

  2. “索引” 是指在常量池中的第几项常量(从1开始),占两个字节(和常量池中的常量数量占用空间一样)。比如类索引为5,表示类的全类名在常量池中的第5个常量处。

  3. 父类索引只使用了两个字节,这也说明了在class文件中父类最多存在一个(除了Object类的父类索引为0外,其他都有值)。

  可见,我们只需找出常量池的结尾,即可找出父类索引,从而确定一个类的父类是谁?jdk中有一个javap的命令(javap -v xxx)。可以查看一个类的常量池,从而查看常量池中最后一个常量的值,然后再根据class文件找出对应的值,即可确定常量池的末尾。

例:TestJ1.java 如下:

public class TestJ1 {
}

  使用UltraEdit打开TestJ1.class文件,使用命令行输入命令:“javap -v TestJ1”。如下图所示: 

  由图中可知常量池最后一个常量为”java/lang/Object” (Constant pool 为常量池),在class文件中对应的位置为0x0069~0X0078。所以访问标志的位置为0x0079~0x007a,值为:0x0021;同理类索引的值为:0x0002;父类索引值为:0x0003;接口索引集合长度为:0x0000(该类没有实现接口)。

  类索引为:0x0002,换算成10进制是2,找常量池中为#02(#02 表示常量池中的第二项常量)的值,为 #11,再找#11,为Test1(此处为类的全类名。由于TestJ1类没有包,所以是类名。格式如java/lang/Object)。同理父类为:0x0003 –> #3 –> #12 –> java/lang/Object。所以TestJ1继承Object类。

 

接下来我们写一个最简单的接口如下:

public interface InterSuper1 {

}

 class文件和常量池如下:

  由上图可以看出在class文件中InterSuper1接口的父类标识符指向的也是Object类。不止如此,如果一个接口有父接口。那么此接口的父类标识符指向的也是Object类。可以说对于class文件而言所有接口的父类都是Object(同理也可证明Object类也是所有抽象类的父类)

  现在我们再回过头看一看上面遗留的问题:如果接口继承了Object类。那么当一个类实现多个接口的时候,那不就相当于继承了多遍Object?又变成了多继承?首先不会继承多遍Object,因为在class文件而言,只能存储一个父类。这个类还是直接或者间接的继承Object。也是单继承,由于接口不能实例化,所以也不会出现上面的菱形缺陷。

  至于网上流传的Java 的标准——“Java Language Specification”中的9.2节,如下(来源于http://www.cnblogs.com/softnovo/articles/4546418.html):

  我的理解是:首先这段话没有明确说明接口不继承Object;其次它是出自于java语言规范中,所以它的目的是让人们更加容易使用Java,所以故意省略了这个细节也是有可能的;再者如果接口继承Object,上面的观点也能说得通。

  还有一个是如下代码,为什么不输出Object中的方法?这个我也无法解释。

public interface SuperInter {
    public void test();
    public String getString();
}

public static void main(String[] args) {

    Method[] methods = SuperInter.class.getMethods();

    for (Method method : methods) {
           System.out.println(method.getName());
    }
}

 

 

参考资料:

  《深入理解Java虚拟机》第二版

  https://www.cnblogs.com/sddai/p/6516668.html

  http://www.cnblogs.com/softnovo/articles/4546418.html

  https://blog.csdn.net/xidiancoder/article/details/78011148

  https://blog.csdn.net/tengfeixiaoao/article/details/79586949