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equals() 方法和 hashCode() 的方法

2017-07-21 13:49:16 3190瀏覽

前言

Java的基類Object提供了一些方法，其中equals()方法用于判斷兩個對象是否相等，hashCode()方法用于計算對象的哈希碼。equals()和hashCode()都不是final方法，都可以被重寫(overwrite)。

本文介紹了2種方法在使用和重寫時，一些需要注意的問題。

一、equal()方法

Object類中equals()方法實現(xiàn)如下：

1 2 3

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

通過該實現(xiàn)可以看出，Object類的實現(xiàn)采用了區(qū)分度最高的算法，即只要兩個對象不是同一個對象，那么equals()一定返回false。

雖然我們在定義類時，可以重寫equals()方法，但是有一些注意事項；JDK中說明了實現(xiàn)equals()方法應(yīng)該遵守的約定：

（1）自反性：x.equals(x)必須返回true。

（2）對稱性：x.equals(y)與y.equals(x)的返回值必須相等。

（3）傳遞性：x.equals(y)為true，y.equals(z)也為true，那么x.equals(z)必須為true。

（4）一致性：如果對象x和y在equals()中使用的信息都沒有改變，那么x.equals(y)值始終不變。

（5）非null：x不是null，y為null，則x.equals(y)必須為false。

二、hashCode()方法

1、Object的hashCode()

Object類中hashCode()方法的聲明如下：

1	public native int hashCode();

可以看出，hashCode()是一個native方法，而且返回值類型是整形；實際上，該native方法將對象在內(nèi)存中的地址作為哈希碼返回，可以保證不同對象的返回值不同。

與equals()方法類似，hashCode()方法可以被重寫。JDK中對hashCode()方法的作用，以及實現(xiàn)時的注意事項做了說明：

（1）hashCode()在哈希表中起作用，如java.util.HashMap。

（2）如果對象在equals()中使用的信息都沒有改變，那么hashCode()值始終不變。

（3）如果兩個對象使用equals()方法判斷為相等，則hashCode()方法也應(yīng)該相等。

（4）如果兩個對象使用equals()方法判斷為不相等，則不要求hashCode()也必須不相等；但是開發(fā)人員應(yīng)該認(rèn)識到，不相等的對象產(chǎn)生不相同的hashCode可以提高哈希表的性能。

2、hashCode()的作用

總的來說，hashCode()在哈希表中起作用，如HashSet、HashMap等。

當(dāng)我們向哈希表(如HashSet、HashMap等)中添加對象object時，首先調(diào)用hashCode()方法計算object的哈希碼，通過哈希碼可以直接定位object在哈希表中的位置(一般是哈希碼對哈希表大小取余)。如果該位置沒有對象，可以直接將object插入該位置；如果該位置有對象(可能有多個，通過鏈表實現(xiàn))，則調(diào)用equals()方法比較這些對象與object是否相等，如果相等，則不需要保存object；如果不相等，則將該對象加入到鏈表中。

這也就解釋了為什么equals()相等，則hashCode()必須相等。如果兩個對象equals()相等，則它們在哈希表(如HashSet、HashMap等)中只應(yīng)該出現(xiàn)一次；如果hashCode()不相等，那么它們會被散列到哈希表的不同位置，哈希表中出現(xiàn)了不止一次。

實際上，在JVM中，加載的對象在內(nèi)存中包括三部分：對象頭、實例數(shù)據(jù)、填充。其中，對象頭包括指向?qū)ο笏鶎兕愋偷闹羔樅蚆arkWord，而MarkWord中除了包含對象的GC分代年齡信息、加鎖狀態(tài)信息外，還包括了對象的hashcode；對象實例數(shù)據(jù)是對象真正存儲的有效信息；填充部分僅起到占位符的作用, 原因是HotSpot要求對象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍。

三、String中equals()和hashCode()的實現(xiàn)

String類中相關(guān)實現(xiàn)代碼如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

private final char value[]; private int hash; // Default to 0 public boolean equals(Object anObject) {     if (this == anObject) {         return true;     }     if (anObject instanceof String) {         String anotherString = (String)anObject;         int n = value.length;         if (n == anotherString.value.length) {             char v1[] = value;             char v2[] = anotherString.value;             int i = 0;             while (n-- != 0) {                 if (v1[i] != v2[i])                     return false;                 i++;             }             return true;         }     }     return false; } public int hashCode() {     int h = hash;     if (h == 0 && value.length > 0) {         char val[] = value;            for (int i = 0; i < value.length; i++) {             h = 31 * h + val[i];         }         hash = h;     }     return h; }

通過代碼可以看出以下幾點(diǎn)：

1、String的數(shù)據(jù)是final的，即一個String對象一旦創(chuàng)建，便不能修改；形如String s = “hello”; s = “world”;的語句，當(dāng)s = “world”執(zhí)行時，并不是字符串對象的值變?yōu)榱恕眞orld”，而是新建了一個String對象，s引用指向了新對象。

2、String類將hashCode()的結(jié)果緩存為hash值，提高性能。

3、String對象equals()相等的條件是二者同為String對象，長度相同，且字符串值完全相同；不要求二者是同一個對象。

4、String的hashCode()計算公式為：s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]

關(guān)于hashCode()計算過程中，為什么使用了數(shù)字31，主要有以下原因：

1、使用質(zhì)數(shù)計算哈希碼，由于質(zhì)數(shù)的特性，它與其他數(shù)字相乘之后，計算結(jié)果唯一的概率更大，哈希沖突的概率更小。

2、使用的質(zhì)數(shù)越大，哈希沖突的概率越小，但是計算的速度也越慢；31是哈希沖突和性能的折中，實際上是實驗觀測的結(jié)果。

3、JVM會自動對31進(jìn)行優(yōu)化：31 * i == (i << 5) – i

四、如何重寫hashCode()

本節(jié)先介紹重寫hashCode()方法應(yīng)該遵守的原則，再介紹通用的hashCode()重寫方法。

1、重寫hashcode()的原則

通過前面的描述我們知道，重寫hashCode需要遵守以下原則：

（1）如果重寫了equals()方法，檢查條件“兩個對象使用equals()方法判斷為相等，則hashCode()方法也應(yīng)該相等”是否成立，如果不成立，則重寫hashCode ()方法。

（2）hashCode()方法不能太過簡單，否則哈希沖突過多。

（3）hashCode()方法不能太過復(fù)雜，否則計算復(fù)雜度過高，影響性能。

2、hashCode()重寫方法

《Effective Java》中提出了一種簡單通用的hashCode算法

A、初始化一個整形變量，為此變量賦予一個非零的常數(shù)值，比如int result = 17;
B、選取equals方法中用于比較的所有域（之所以只選擇equals()中使用的域，是為了保證上述原則的第1條），然后針對每個域的屬性進(jìn)行計算：

(1) 如果是boolean值，則計算f ? 1:0
(2) 如果是byte\char\short\int,則計算(int)f
(3) 如果是long值，則計算(int)(f ^ (f >>> 32))
(4) 如果是float值，則計算Float.floatToIntBits(f)
(5) 如果是double值，則計算Double.doubleToLongBits(f)，然后返回的結(jié)果是long,再用規(guī)則(3)去處理long,得到int
(6) 如果是對象應(yīng)用，如果equals方法中采取遞歸調(diào)用的比較方式，那么hashCode中同樣采取遞歸調(diào)用hashCode的方式。否則需要為這個域計算一個范式，比如當(dāng)這個域的值為null的時候，那么hashCode 值為0
(7) 如果是數(shù)組，那么需要為每個元素當(dāng)做單獨(dú)的域來處理。java.util.Arrays.hashCode方法包含了8種基本類型數(shù)組和引用數(shù)組的hashCode計算，算法同上。

C、最后，把每個域的散列碼合并到對象的哈希碼中。 

下面通過一個例子進(jìn)行說明。在該例中，Person類重寫了equals()方法和hashCode()方法。因為equals()方法中只使用了name域和age域，所以hashCode()方法中，也只計算name域和age域。

對于String類型的name域，直接使用了String的hashCode()方法；對于int類型的age域，直接用其值作為該域的hash。