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Java中equals和HashCode方法的分析

Author: Date: 2019-06-17  17:43:23 Category: Java Words:2,059 Times:8min User:

前言

上一篇文章简单分析了equals()与==的关系，本文我们再来看看equals()与hashcode()的关系。hashcode的使用还是有很多坑的，一起看看吧~

本文主要有以下几点来分析：

  1. hashCode使用中产生的问题
  2. equals/hashcode的渊源
  3. 产生问题的原因
  4. 正确的使用姿势

hashCode使用中产生的问题

注：HashSet是一个无序、不可重复的集合，我们做一个小测试运行如下代码：

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public class HashEqualsDemo {

    static class Person {
        private String age;

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

    public static void main(String[] args) {
        HashSet set1 = new HashSet();
        set1.add("1");
        set1.add("1");

        for (Object a : set1) {
            System.out.println(a);
        }

        HashSet set2 = new HashSet();
        Person p1 = new Person("1");
        Person p2 = new Person("1");
        set2.add(p1);
        set2.add(p2);

        for (Object a : set2) {
            System.out.println(a);
        }
    }
}

由于HashSet是不可重复的集合，所以输出的结果中set1和set2中都应该只有一个元素，那么执行结果是什么呢？如下

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Person{age='1'}
Person{age='1'}

好吧，又双叒叕和我想象的不一样，set1不重复，set2明显发生了重复现象，这是为什么呢？

这是因为equals、hashCode使用不规范导致的，问题且放在这，我们先看看equals和hashCode的关系

equals/hashcode的渊源

同为Object类中的方法

public boolean equals(Object obj)
public int hashCode()

  • equals(): 用来判断两个对象是否相同，再Object类中是通过判断对象间的内存地址来决定是否相同
  • hashCode(): 获取哈希码，也称为散列码，返回一个int整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。

由于同为Object类中的方法，所以基本上所有Java类都会继承这两个方法，所以通过阅读hashCode方法的注释发现了：

概括为以下几点：

  1. 该方法返回对象的哈希码，支持该方法是为哈希表提供一些优点，例如，HashMap 提供的哈希表。
  2. 同一个对象未发生改变时多次调用hashCode()返回值必须相同，
  3. 两个对象equals不相等，那么两对象的hashCode()返回必定不同（此处可用来提高哈希表性能）
  4. 两个对象的hashCode()返回值相同，两对象不一定相同，还需要通过equals()再次判断
  5. 当equals方法被重写时，通常有必要重写 hashCode 方法

通过第1点其实可以看出，hashCode() 在散列表中才有用，在其它情况下没用。在散列表中hashCode() 的作用是获取对象的散列码，进而确定该对象在散列表中的位置，当对象不会用来创建像hashMap、hashSet等散列表时，hashCode()实际上用不上。

产生问题的原因

了解了两者的关系，我们在回过头来看看产生问题的原因

分析原因前需要了解哈希表的底层实现，hashCode在哈希表中充当的作用：

举一个栗子说明下：

  • 假设内存中有0 1 2 3 4 5 6 7 8这8个位置，如果我有个字段叫做ID，那么我要把这个字段存放在以上8个位置之一，如果不用HashCode而任意存放，那么当查找时就需要到8个位置中去挨个查找

  • 使用HashCode则效率会快很多，把ID的HashCode%8，然后把ID存放在取得余数的那个位置，然后每次查找该类的时候都可以通过ID的HashCode%8求余数直接找到存放的位置了

  • 如果ID的HashCode%8算出来的位置上本身已经有数据了怎么办？这就取决于算法的实现了，比如ThreadLocal中的做法就是从算出来的位置向后查找第一个为空的位置，放置数据；HashMap的做法就是通过链式结构连起来。反正，只要保证放的时候和取的时候的算法一致就行了。

  • 如果ID的HashCode%8相等怎么办（这种对应的是第三点说的链式结构的场景）？这时候就需要定义equals了。先通过HashCode%8来判断类在哪一个位置，再通过equals来在这个位置上寻找需要的类。对比两个类的时候也差不多，先通过HashCode比较，假如HashCode相等再判断equals。如果两个类的HashCode都不相同，那么这两个类必定是不同的。

其实在HashSet就是采用的这种存储和获取方式，通过HashCode和equals组合的方式来保证集合无重复。也说明了HashCode()在散列表中是发挥作用的

ok，我们分析下最开始的代码，找一下输出结果重复的原因（代码片段）：

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HashSet set1 = new HashSet();
set1.add("1");
set1.add("1");


HashSet set2 = new HashSet();
Person p1 = new Person("1");
Person p2 = new Person("1");
set2.add(p1);
set2.add(p2);

set1.add(“1”);：set1集合为空，找到hashCode对应在哈希表中的存储区，直接存入字符串1

set1.add(“1”);：首先判断该字符串1的hashCode值对应哈希表中所在的存储区域是否有相同的hashCode，此处调用String类中的hashCode()，显然两次返回了相同的hashCode，接着进行equals()方法的比较，此处调用String类中的equals(),由于两个字符串指向的常量池中的同一个字符串1，所以两个String对象相同，字符串1重复，不进行存储。

set2.add(p1);：set2集合为空，找到对象p1的hashCode对应在哈希表中的存储区，直接存入对象p1

set2.add(p2);：首先判断该对象p2的hashCode值对应哈希表中所在的存储区域是否有相同的hashCode，Person中未重写hashCode()此处调用Object类中的hashCode()，所以jdk使用默认Object的hashCode方法，返回内存地址转换后的整数，因为p1、p2为不同对象，地址值不同，所以这里不存在与p2相同hashCode值的对象，直接存入对象p2

看到这里已经知道Set集合中出现重复的原因了。都是因为hashCode、equals的不规范使用。

正确的使用姿势

从Jdk源码的注释中可以看出，hashCode() 在散列表中才会发挥作用，当对象无需创建像HashMap、HashSet等集合时，可以不用重写hashCode方法，但是如果有使用到对象的哈希集合等操作时，必须重写hashCode()和equals()。

修改最初的代码如下

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public class HashEqualsDemo {

    static class Person {
        private String age;

        Person(String age) {
            this.age = age;
        }
        
        //重写equals()
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if (obj == null || !(obj instanceof Person)) {
                return false;
            }
            //地址相同必相等
            if (obj == this) {
                return true;
            }
            Person person = (Person) obj;
            //地址不同比较值是否相同
            return person.age.equals(this.age);
        }

        //重写hashCode()
        @Override
        public int hashCode() {
            return Objects.hash(age);
        }

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

    public static void main(String[] args) {
        HashSet set1 = new HashSet();
        set1.add("1");
        set1.add("1");

        for (Object a : set1) {
            System.out.println(a);
        }

        HashSet set2 = new HashSet();
        Person p1 = new Person("1");
        Person p2 = new Person("1");
        set2.add(p1);
        set2.add(p2);

        for (Object a : set2) {
            System.out.println(a);
        }
    }
}

重写了equals和hashCode方法之后，执行结果就恢复正常了：

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Person{age='1'}

总结

  • hashCode主要用于提升查询效率提高哈希表性能，来确定在散列结构中对象的存储地址
  • 重写equals()必须重写hashCode()
  • 哈希存储结构中，添加元素重复性校验的标准就是先检查hashCode值，后判断equals()
  • 两个对象equals()相等，hashcode()必定相等
  • 两个对象hashcode()不等，equals()必定也不等
  • 两个对象hashcode()相等，对象不一定相等，需要通过equals()进一步判断。

参考和感谢

哈希存储结构中添加元素的逻辑：https://blog.csdn.net/lijiecao0226/article/details/24609559
hashcode详解：https://www.cnblogs.com/whgk/p/6071617.html

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