equals与hashCode

当我们需要将自己的类存入HashMap或HashSet时一般都要重写其equals与hashCode方法，但在重写时要符合规范否则会出问题。

1、equals方法

首先equals方法需要满足如下几点性质：

自反性：对于非空引用x，x.equals(x)的的结果一定为真。
对称性：对于非空引用x，y，如果x.equals(y)为真，y.equals(x)一定为真。
传递性：对应非空引用x，y，z，如果x.equals(y)为真，y.equals(z)为真，x.euqals(z)一定为真。
幂等性：对于非空引用x，y，如果两个对象没有被改变，多次调用x.equals(y)，其返回值不变。

这些性质中自反性与幂等性一般不会被破化，但对称性与传递性在一些情况下却无法满足。

1.1、对称性

public final class CaseInsensitiveString {
    private final String s;
 
    @Override // 不满足对称性
    public boolean equals(Object o) {
        if (o instanceof CaseInsensitiveString)
            return s.equalsIgnoreCase(((CaseInsensitiveString) o).s);
        if (o instanceof String)
            return s.equalsIgnoreCase((String) o);
        return false;
    }
}

上边的例子，CaseInsensitiveString在实现equals方法时对原始String类进行了支持。

CaseInsensitiveString cis = new CaseInsensitiveString("Polish");
String s = "polish";

考虑变量cis与s，cis.equals(s)结果为真，但是s.equals(cis)为假，不满足对称性。

List<CaseInsensitiveString> list = new ArrayList<>();
list.add(cis);

这时list.contains(s)的结果为假。　

1.2、传递性　　

public class Point {
    private final int x;
    private final int y;
 
    @Override public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Point))
            return false;
        Point p = (Point)o;
        return p.x == x && p.y == y;
    }
}

以一个二维坐点类为例，如果我们需要对其进行扩展，添加一个颜色属性。

public class ColorPoint extends Point {
    private final Color color;
    public ColorPoint(int x, int y, Color color) {
        super(x, y);
        this.color = color;
    }
}

ColorPoint该如何实现equals方法呢，先看第一种实现方式：

 // 不满足对称性
@Override public boolean equals(Object o) {
    if (!(o instanceof ColorPoint))
        return false;
    return super.equals(o) && ((ColorPoint) o).color == color;
}

这时Point与ColorPoint比较（point.equals(colorPoint)）结果可以为真，但是ColorPoint与Point比较时结果永远为假，即不满足对称性。第二种实现方式：

// 不满足传递性
@Override public boolean equals(Object o) {
    if (!(o instanceof Point))
        return false;
    if (!(o instanceof ColorPoint))
        return o.equals(this);
    return super.equals(o) && ((ColorPoint) o).color == color;
}

这种方式在比较时区别对待Point跟ColorPoint，但假如有三个对象（1， 2 ，红），（1，2），（1，2，绿），（1，2，红）等于（1，2），（1，2）等于（1，2，绿），但是（1，2，红）却不等于（1，2，绿），即不满足传递性。

1.3、模板

实现equals方法一般可以遵循一个模板，首先用==操作符检查被比较对象是否是自己本身，然后用instanceof操作符检查类型，再将其转换为正确的类型，最后逐个对有意义的字段进行比较。

public final class PhoneNumber {
    private final int areaCode, prefix, lineNum;
 
    @Override public boolean equals(Object o) {
        if (o == this)
            return true;
        if (!(o instanceof PhoneNumber))
            return false;
        PhoneNumber pn = (PhoneNumber)o;
        return pn.lineNum == lineNum && pn.prefix == prefix
                && pn.areaCode == areaCode;
    }
}

2、hashCode方法

重写equals方法后一定要记得重写hashCode方法，因为hashCode也要满足几条性质：　

当一个对象的属性没有被修改时，多次调用其hashCode函数返回值不变。
如果两个对象被equals函数判定为相等，那么这两个对象的hashCode函数的返回值也一定相等。
如果两个对象被equals函数判定为不等，那么这两个对象的hashCode函数的返回值可以是相等的。

这里说的对象的属性是指在equals函数中使用到的属性。上述性质中提到，如果两个对象被equals函数判定为相等，那这两个对象的hashCode函数的返回值必须是相等的，如果我们的类没有重写hashCode函数就无法满足这条性质，在使用HashMap函数时也会出问题。

Map<PhoneNumber, String> m = new HashMap<>();
m.put(new PhoneNumber(707, 867, 5309), "Jenny");

接着调用m.get(new PhoneNumber(707, 867,5309))，但它并不会返回"Jenny"而是null，因为PhoneNumber类没有重写hashCode函数，根据Object类的hashCode函数，新对象可能会被映射到另外的哈希桶中导致查找失败。

重写hashCode函数也有章可循：

声明一个int类型的变量result，其值初始化为第一个属性的哈希值。
对于每个剩余的属性，分别计算其哈希值c。
合并结果result = 31 * result + c。

分别计算对象属性哈希值时，根据属性的类别，方法如下：

原始类型：使用Type.hashCode(f)，Type是原始类型的装箱类型。
引用类型：调用该对象的hashCode函数，如果对象为null则使用默认值，一般为0。
数组类型：使用Arrays.hashCode函数，如果数组为null则使用默认值，一般为0。

对于上文中的PhoneNumber类，它的hashCode函数实现如下：

@Override public int hashCode() {
    int result = Short.hashCode(areaCode);
    result = 31 * result + Short.hashCode(prefix);
    result = 31 * result + Short.hashCode(lineNum);
    return result;
}