【Java基础】之深入讨论equals()和hashcode()方法

这篇文章将详解介绍 Java 的 equals() 与 hashCode() 方法

我们知道 Object 类是类继承结构的基础，所以是每一个类的父类，所有的对象，包括数组，都实现了在 Object 类中定义的方法。而在 Object 类中有两个非常重要的方法：

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

这两个方法是息息相关、紧密相连的，下面我们就来详细介绍一下这两个方法的作用。

equals() 方法

equals() 方法是用来判断其他的对象和该对象是否相等。在 Object 类中 equals() 方法的定义如下：

public boolean equals(Object obj) {  return (this == obj);
}

很明显这是对两个对象的地址值进行的比较（即比较引用是否相同），但是我们知道，String 、Math、Integer、Double 等这些封装类在使用 equals() 方法时，已经覆盖了 object 类的 equals() 方法，比如 String 类中的 equals() 如下：

// String 的 equals 方法
public boolean equals(Object anObject) {if (this == anObject) {return true;}if (anObject instanceof String) {String aString = (String)anObject;if (!COMPACT_STRINGS || this.coder == aString.coder) {// 调用 StringLatin1.equals() 方法return StringLatin1.equals(value, aString.value);}}return false;
}// StringLatin1.equals() 方法
public static boolean equals(byte[] value, byte[] other) {if (value.length == other.length) {for (int i = 0; i < value.length; i++) {if (value[i] != other[i]) {return false;}}return true;}return false;
}

很明显，这是进行的内容比较，而已经不再是简单的地址比较了。类似的 Math、Integer、Double 等这些类都是重写了 equals() 方法的，从而进行的是内容的比较，当然，基本类型是进行值的比较。

需要注意的是当 equals() 方法被 override 时，hashCode() 也要被 override，按照一般 hashCode() 方法的实现来说，相等的对象，它们的 hash code 一定相等。

hashcode() 方法

hashCode() 方法给对象返回一个 hash code 值，这个方法用于哈希表(hash tables)，例如 HashMap。

hashCode() 需要遵循一下规则：

在一个 Java 应用的执行期间，如果一个对象提供给 equals 做比较的信息没有被修改的话，该对象多次调用 hashCode() 方法时，必须返回同一个值。
如果两个对象根据 equals(Object) 方法是相等的，那么调用二者各自的 hashCode() 方法产生的值必须相等
不相等的两个对象，其 hashCode() 得到的值可以相等也可以不相等，但程序设计时应该尽量让不同对象产生不同的值，这可以提高哈希表的性能

大量的实践表明，由 Object 类定义的 hashCode() 方法对于不同的对象返回不同的值，在 Object 类中，hashCode() 定义如下：

public native int hashCode();

这是一个本地(native)方法，它的实现是和本地机器相关的。当然我们也可以覆盖 hashcode() 方法，比如 String、Integer、Double 等这些类都是覆盖了 hashcode() 方法的。例如在 String 类中定义的 hashcode() 方法如下：

// String 的 hashCode() 方法定义
public int hashCode() {  int h = hash;if (h == 0 && !hashIsZero) {h = isLatin1() ? StringLatin1.hashCode(value): StringUTF16.hashCode(value);if (h == 0) {hashIsZero = true;} else {hash = h;}}return h;
}// StringLatin1.hashCode() 方法定义
public static int hashCode(byte[] value) {int h = 0;for (byte v : value) {h = 31 * h + (v & 0xff);}return h;
}

想要弄明白 hashCode 的作用，必须要先知道 Java 中的集合：

Java 中的集合（Collection）有两类：一类是 List，再有一类是 Set。前者集合内的元素是有序的，元素可以重复，后者元素无序，但元素不可重复。

这里就引出一个问题：要想保证元素不重复，可两个元素是否重复应该依据什么来判断呢？

判断依据就是 Object.equals() 方法。但是，如果每增加一个元素就检查一次，那么当元素很多时，后添加到集合中的元素比较的次数就非常多了。也就是说，如果集合中现在已经有1000个元素，那么第1001个元素加入集合时，它就要调用1000次 equals 方法，这显然会大大降低效率。

于是，Java 采用了哈希表的原理，哈希（Hash）实际上是个人名，由于他提出了哈希算法的概念，所以就以他的名字命名。哈希算法也称为散列算法，是将数据依特定算法直接指定到一个地址上，可以简单理解为：hashCode 方法实际上返回的就是对象存储的物理地址（实际可能并不是）。

这样一来，当集合要添加新的元素时，先调用这个元素的 hashCode 方法，就一下子能定位到它应该放置的物理位置上。如果这个位置上没有元素，它就可以直接存储在这个位置上，不用再进行任何比较了。如果这个位置上已经有元素了，就调用它的 equals 方法与新元素进行比较，相同的话就不用保存了，不相同的就散列在其它的地址，所以这里存在一个冲突解决的问题。但这样一来，实际调用 equals 方法的次数就大大降低了，几乎只需要一两次就可以了。

总的来说就是：hashcode 能大大降低对象比较次数，提高查找效率。

equals() 和 hashcode()

Java 对象的 eqauls 方法和 hashCode 方法有以下两点规定：

相等或相同的对象必须具有相等的哈希码

想象一下，假如两个 Java 对象 A 和 B 相等（eqauls 结果为 true），但 A 和 B 的哈希码不同，则 A 和 B 存入 HashMap 时的哈希码计算得到的 HashMap 内部数组位置索引就可能不同，那么 A 和 B 很有可能允许同时存入 HashMap，显然相等或相同的元素是不允许同时存入 HashMap 的，因为 HashMap 不允许存放重复元素。

如果两个对象的 hashCode 相同，它们并不一定相同

也就是说，不同对象的 hashCode 可能相同。我们举个例子，假如两个 Java 对象 A 和 B 不相等（eqauls 结果为 false），但 A 和 B 的哈希码相等，当将 A 和 B 都存入 HashMap 时就会发生哈希冲突，也就是 A 和 B 存放在 HashMap 内部数组的位置索引相同，这时 HashMap 会在该位置建立一个链接表，将 A 和 B 串起来放在该位置，显然，该情况不违反 HashMap 的使用原则，是允许的（当然，哈希冲突越少越好，尽量采用好的哈希算法以避免哈希冲突）。

所以，Java 对于 eqauls 方法和 hashCode 方法有这样的规定：

如果两个对象相同，那么它们的 hashCode 值一定要相同
如果两个对象的 hashCode 相同，它们并不一定相同（这里说的对象相同指的是用 eqauls 方法比较）

总结就是：equals() 相等的两个对象，hashcode()一定相等；equals() 不相等的两个对象，hashcode() 可能相等，也可能不等。反过来，hashcode() 不相同，equals() 一定也不等，但 hashcode() 相等，equals() 可能相等，也可能不等

哈希集合与 hashcode()、equals() 的关系

与哈希集合有关的集合有：Hashset、Hashmap、Hashtable等等，它们的存储操作是根据什么原理来存取对象的呢？

下面以 HashSet 为例进行分析，我们都知道：在 hashset 中不允许出现重复对象，元素的位置也是不确定的，那 hashset 中又是怎样判定元素是否重复的呢？

在 java 的集合中，判断两个对象是否相等的规则是：

判断两个对象的 hashCode 是否相等，如果不相等，则认为两个对象也不相等，结束判断。如果 hashCode 不相同，那么就用 equals 判断两个对象是否相等，如果不相等，则认为两个对象也不相等，如果相等则认为两个对象相等（equals()是判断两个对象是否相等的关键）

举个例子：

public class HashSetTest {public static void main(String args[]) {String s1 = new String("hello");String s2 = new String("hello");System.out.println("s1 == s2 : " + s1 == s2);System.out.println("s1.equals(s2) : " + s1.equals(s2));System.out.println("s1.hashCode() : " + s1.hashCode());System.out.println("s2.hashCode() : " + s2.hashCode());Set hashset = new HashSet();hashset.add(s1);hashset.add(s2);Iterator it = hashset.iterator();while (it.hasNext()) {System.out.println(it.next());}}
}>>>>>
s1 == s2 : false
s1.equals(s2) : true
s1.hashCode() : 87652
s2.hashCode() : 87652
hello

这个例子中，由于 String 类已经重写了 equals() 和 hashcode() 方法（比较的是字符串内容），所以 hashset 认为它们是相等的对象，而没有重复添加进去，所以迭代的时候只输出一个字符串内容。

所以我们可以总结出：如果自己定义的类中如果没有重写 equals() 和 hashcode() 方法，那么添加对象到集合里时就会调用父类 Object 的 equals() 和 hashcode() 方法。而 Object 类中的 hashcode() 方法是一个本地方法，比较的是对象的地址（引用地址），所以使用 new 方法创建的对象当然是不同的对象了，造成的结果就是两个对象的 hashcode() 返回的值不一样，这样会导致哈希集合会把它们当作不同的对象对待。

为了避免这种情况，我们建议：自定义类时应该重写 equals() 和 hashcode() 方法

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