（转）从一道面试题彻底搞懂hashCode与equals的作用与区别及应当注意的细节

背景：学习java的基础知识，每次回顾，总会有不同的认识。该文系转载

最近去面试了几家公司，被问到hashCode的作用，虽然回答出来了，但是自己还是对hashCode和equals的作用一知半解的，所以决定把它们研究一下。

以前写程序一直没有注意hashCode的作用，一般都是覆盖了equals，却没有覆盖hashCode，现在发现这是埋下了很多潜在的Bug！今天就来说一说hashCode和equals的作用。

hashcode提升查找效率

先来试想一个场景，如果你想查找一个集合中是否包含某个对象，那么程序应该怎么写呢？通常的做法是逐一取出每个元素与要查找的对象一一比较，当发现两者进行equals比较结果相等时，则停止查找并返回true，否则，返回false。但是这个做法的一个缺点是当集合中的元素很多时，譬如有一万个元素，那么逐一的比较效率势必下降很快。于是有人发明了一种哈希算法来提高从该集合中查找元素的效率，这种方式将集合分成若干个存储区域（可以看成一个个桶），每个对象可以计算出一个哈希码，可以根据哈希码分组，每组分别对应某个存储区域，这样一个对象根据它的哈希码就可以分到不同的存储区域（不同的桶中）。如下图所示：

实际的使用中，一个对象一般有key和value，可以根据key来计算它的hashCode。假设现在全部的对象都已经根据自己的hashCode值存储在不同的存储区域中了，那么现在查找某个对象（根据对象的key来查找），不需要遍历整个集合了，现在只需要计算要查找对象的key的hashCode，然后找到该hashCode对应的存储区域，在该存储区域中来查找就可以了，这样效率也就提升了很多。说了这么多相信你对hashCode的作用有了一定的了解，下面就来看看hashCode和equals的区别和联系。

在研究这个问题之前，首先说明一下JDK对equals(Object obj)和hashCode()这两个方法的定义和规范：在Java中任何一个对象都具备equals(Object obj)和hashCode()这两个方法，因为他们是在Object类中定义的。 equals(Object obj)方法用来判断两个对象是否“相同”，如果“相同”则返回true，否则返回false。 hashCode()方法返回一个int数，在Object类中的默认实现是“将该对象的内部地址转换成一个整数返回”。

下面是官方文档给出的一些说明：

hashCode 的常规协定是：
在 Java 应用程序执行期间，在同一对象上多次调用 hashCode 方法时，必须一致地返回相同的整数，前提是对象上 equals 比较中所用的信息没有被修改。从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另一次执行，该整数无需保持一致。
如果根据 equals(Object) 方法，两个对象是相等的，那么在两个对象中的每个对象上调用 hashCode 方法都必须生成相同的整数结果。
以下情况不 是必需的：如果根据 equals(java.lang.Object) 方法，两个对象不相等，那么在两个对象中的任一对象上调用 hashCode 方法必定会生成不同的整数结果。但是，程序员应该知道，为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。
实际上，由 Object 类定义的 hashCode 方法确实会针对不同的对象返回不同的整数。（这一般是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的，但是 JavaTM 编程语言不需要这种实现技巧。）

当equals方法被重写时，通常有必要重写 hashCode 方法，以维护 hashCode 方法的常规协定，该协定声明相等对象必须具有相等的哈希码

ps：jdk文档中也是这么要求的。

下面是我查阅了相关资料之后对以上的说明做的归纳总结：

1.若重写了equals(Object obj)方法，则有必要重写hashCode()方法。

2.若两个对象equals(Object obj)返回true，则hashCode（）有必要也返回相同的int数。

3.若两个对象equals(Object obj)返回false，则hashCode（）不一定返回不同的int数。

4.若两个对象hashCode（）返回相同int数，则equals（Object obj）不一定返回true。

5.若两个对象hashCode（）返回不同int数，则equals（Object obj）一定返回false。

6.同一对象在执行期间若已经存储在集合中，则不能修改影响hashCode值的相关信息，否则会导致内存泄露问题。

想要弄清楚以上六点，先要知道什么时候需要重写equals和hashCode。一般来说涉及到对象之间的比较大小就需要重写equals方法，但是为什么第一点说重写了equals就需要重写hashCode呢？实际上这只是一条规范，如果不这样做程序也可以执行，只不过会隐藏bug。一般一个类的对象如果会存储在HashTable，HashSet,HashMap等散列存储结构中，那么重写equals后最好也重写hashCode，否则会导致存储数据的不唯一性（存储了两个equals相等的数据）。而如果确定不会存储在这些散列结构中，则可以不重写hashCode。但是个人觉得还是重写比较好一点，谁能保证后期不会存储在这些结构中呢，况且重写了hashCode也不会降低性能，因为在线性结构（如ArrayList）中是不会调用hashCode，所以重写了也不要紧，也为后期的修改打了补丁。

下面来看一张对象放入散列集合的流程图：

从上面的图中可以清晰地看到在存储一个对象时，先进行hashCode值的比较，然后进行equals的比较。可能现在你已经对上面的6点归纳有了一些认识。我们还可以通过JDK中得源码来认识一下具体hashCode和equals在代码中是如何调用的。

HashSet.java

  public boolean add(E e) {
	return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

HashMap.java

    public V put(K key, V value) {
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }

        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

举例分析

测试一：覆盖equals（Object obj）但不覆盖hashCode（）,导致数据不唯一性

public class HashCodeTest {
    public static void main(String[] args) {
        Collection set = new HashSet();
        Point p1 = new Point(1, 1);
        Point p2 = new Point(1, 1);

        System.out.println(p1.equals(p2));
        set.add(p1);   //(1)
        set.add(p2);   //(2)
        set.add(p1);   //(3)

        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object object = iterator.next();
            System.out.println(object);
        }
    }
}

class Point {
    private int x;
    private int y;

    public Point(int x, int y) {
        super();
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Point other = (Point) obj;
        if (x != other.x)
            return false;
        if (y != other.y)
            return false;
        return true;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "x:" + x + ",y:" + y;
    }

}

输出结果：

true
x:1,y:1
x:1,y:1

原因分析：
（1）当执行set.add(p1)时（1），集合为空，直接存入集合；

（2）当执行set.add(p2)时（2），首先判断该对象（p2）的hashCode值所在的存储区域是否有相同的hashCode，因为没有覆盖hashCode方法，所以jdk使用默认Object的hashCode方法，返回内存地址转换后的整数，因为不同对象的地址值不同，所以这里不存在与p2相同hashCode值的对象，因此jdk默认不同hashCode值，equals一定返回false，所以直接存入集合。

（3）当执行set.add(p1)时（3），时，因为p1已经存入集合，同一对象返回的hashCode值是一样的，继续判断equals是否返回true，因为是同一对象所以返回true。此时jdk认为该对象已经存在于集合中，所以舍弃。

测试二：覆盖hashCode方法，但不覆盖equals方法，仍然会导致数据的不唯一性

修改Point类：

class Point {
    private int x;
    private int y;

    public Point(int x, int y) {
        super();
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + x;
        result = prime * result + y;
        return result;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "x:" + x + ",y:" + y;
    }

}

输出结果：

false
x:1,y:1
x:1,y:1

原因分析：

（1）当执行set.add(p1)时（1），集合为空，直接存入集合；

（2）当执行set.add(p2)时（2），首先判断该对象（p2）的hashCode值所在的存储区域是否有相同的hashCode，这里覆盖了hashCode方法，p1和p2的hashCode相等，所以继续判断equals是否相等，因为这里没有覆盖equals，默认使用'=='来判断，所以这里equals返回false，jdk认为是不同的对象，所以将p2存入集合。

（3）当执行set.add(p1)时（3），时，因为p1已经存入集合，同一对象返回的hashCode值是一样的，并且equals返回true。此时jdk认为该对象已经存在于集合中，所以舍弃。

综合上述两个测试，要想保证元素的唯一性，必须同时覆盖hashCode和equals才行。
（注意：在HashSet中插入同一个元素（hashCode和equals均相等）时，会被舍弃，而在HashMap中插入同一个Key（Value 不同）时，原来的元素会被覆盖。）

测试三：在内存泄露问题

public class HashCodeTest {
    public static void main(String[] args) {
        Collection set = new HashSet();
        Point p1 = new Point(1, 1);
        Point p2 = new Point(1, 2);

        set.add(p1);
        set.add(p2);

        p2.setX(10);
        p2.setY(10);

        set.remove(p2);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object object = iterator.next();
            System.out.println(object);
        }
    }
}

class Point {
    private int x;
    private int y;

    public Point(int x, int y) {
        super();
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public void setX(int x) {
        this.x = x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }

    public void setY(int y) {
        this.y = y;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + x;
        result = prime * result + y;
        return result;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Point other = (Point) obj;
        if (x != other.x)
            return false;
        if (y != other.y)
            return false;
        return true;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "x:" + x + ",y:" + y;
    }

}

运行结果：

x:1,y:1
x:10,y:10

原因分析：
    假设p1的hashCode为1，p2的hashCode为2，在存储时p1被分配在1号桶中，p2被分配在2号筒中。这时修改了p2中与计算hashCode有关的信息（x和y）,当调用remove(Object obj)时，首先会查找该hashCode值得对象是否在集合中。假设修改后的hashCode值为10（仍存在2号桶中）,这时查找结果空，jdk认为该对象不在集合中（删除的还是集合中hashcode为2的对象，但是该对象实际不存在），所以不会进行删除操作。然而用户以为该对象已经被删除，导致该对象长时间不能被释放，造成内存泄露。解决该问题的办法是不要在执行期间修改与hashCode值有关的对象信息，如果非要修改，则必须先从集合中删除，更新信息后再加入集合中。

总结

   1.hashCode是为了提高在散列结构存储中查找的效率，在线性表中没有作用。
   2.equals和hashCode需要同时覆盖。
   3.若两个对象equals返回true，则hashCode有必要也返回相同的int数。
4.若两个对象equals返回false，则hashCode不一定返回不同的int数,但为不相等的对象生成不同hashCode值可以提高 哈希表的性能。

5.若两个对象hashCode返回相同int数，则equals不一定返回true。

6.若两个对象hashCode返回不同int数，则equals一定返回false。

7.同一对象在执行期间若已经存储在集合中，则不能修改影响hashCode值的相关信息，否则会导致内存泄露问题。

从一道面试题彻底搞懂hashCode与equals的作用与区别及应当注意的细节