java基础(十六)----- equals()与hashCode()方法详解 —— 面试必问

本文将详解 equals()与hashCode()方法

概述

java.lang.Object类中有两个非常重要的方法：

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

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。

equals()方法详解

equals()方法是用来判断其他的对象是否和该对象相等.

equals()方法在object类中定义如下：

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

很明显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。

比如在String类中如下：

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = count;
        if (n == anotherString.count) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = offset;
            int j = anotherString.offset;
            while (n– != 0) {
                if (v1[i++] != v2[j++])
                    return false;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
} 

很明显，这是进行的内容比较，而已经不再是地址的比较。依次类推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() 方法详解

hashCode()方法给对象返回一个hash code值。这个方法被用于hash tables，例如HashMap。

它的性质是：

• 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，该方法必须始终如一返回同一个integer。

• 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()方法必须产生同一个integer结果。

• 并不要求根据equals(java.lang.Object)方法不相等的两个对象，调用二者各自的hashCode()方法必须产生不同的integer结果。然而，程序员应该意识到对于不同的对象产生不同的integer结果，有可能会提高hash table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integer。

在object类中，hashCode定义如下：

public native int hashCode();

说明是一个本地方法，它的实现是根据本地机器相关的。当然我们可以在自己写的类中覆盖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：

public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0) {
        int off = offset;
        char val[] = value;
        int len = count;
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            h = 31 * h + val[off++];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}  

想要弄明白hashCode的作用，必须要先知道Java中的集合。　　
总的来说，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？
这就是Object.equals方法了。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，由于他提出一哈希算法的概念，所以就以他的名字命名了。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，初学者可以简单理解，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，相同的话就不存了，不相同就散列其它的地址。所以这里存在一个冲突解决的问题。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。

简而言之，在集合查找时，hashcode能大大降低对象比较次数，提高查找效率！

Java对象的eqauls方法和hashCode方法是这样规定的：

1、相等（相同）的对象必须具有相等的哈希码（或者散列码）。

2、如果两个对象的hashCode相同，它们并不一定相同。

关于第一点，相等（相同）的对象必须具有相等的哈希码（或者散列码），为什么？

想象一下，假如两个Java对象A和B，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内部数组位置索引可能不同，那么A和B很有可能允许同时存入HashMap，显然相等/相同的元素是不允许同时存入HashMap，HashMap不允许存放重复元素。

关于第二点，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；假如两个Java对象A和B，A和B不相等（eqauls结果为false），但A和B的哈希码相等，将A和B都存入HashMap时会发生哈希冲突，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方法是这样规定的：

1.如果两个对象相同，那么它们的hashCode值一定要相同；
2.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）。  
如不按要求去做了，会发现相同的对象可以出现在Set集合中，同时，增加新元素的效率会大大下降。
3.equals()相等的两个对象，hashcode()一定相等；equals()不相等的两个对象，却并不能证明他们的hashcode()不相等。
换句话说，equals()方法不相等的两个对象，hashcode()有可能相等（我的理解是由于哈希码在生成的时候产生冲突造成的）。反过来，hashcode()不等，一定能推出equals()也不等；hashcode()相等，equals()可能相等，也可能不等。

在object类中，hashcode()方法是本地方法，返回的是对象的地址值，而object类中的equals()方法比较的也是两个对象的地址值，如果equals()相等，说明两个对象地址值也相等，当然hashcode()也就相等了；在String类中，equals()返回的是两个对象内容的比较，当两个对象内容相等时，Hashcode()方法根据String类的重写代码的分析，也可知道hashcode()返回结果也会相等。以此类推，可以知道Integer、Double等封装类中经过重写的equals()和hashcode()方法也同样适合于这个原则。当然没有经过重写的类，在继承了object类的equals()和hashcode()方法后，也会遵守这个原则。

Hashset、Hashmap、Hashtable与hashcode()和equals()的密切关系

Hashset是继承Set接口，Set接口又实现Collection接口，这是层次关系。那么Hashset、Hashmap、Hashtable中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。在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：
        1.判断两个对象的hashCode是否相等

• 如果不相等，认为两个对象也不相等，完毕
  如果相等，转入2
        （这一点只是为了提高存储效率而要求的，其实理论上没有也可以，但如果没有，实际使用时效率会大大降低，所以我们这里将其做为必需的。）

• 2.判断两个对象用equals运算是否相等
         如果不相等，认为两个对象也不相等
         如果相等，认为两个对象相等（equals()是判断两个对象是否相等的关键）

为什么是两条准则，难道用第一条不行吗？不行，因为前面已经说了，hashcode()相等时，equals()方法也可能不等，所以必须用第2条准则进行限制，才能保证加入的为非重复元素。

例1：

package com.bijian.study;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class HashSetTest {
    public static void main(String args[]) {
        String s1 = new String("aaa");
        String s2 = new String("aaa");
        System.out.println(s1 == s2);
        System.out.println(s1.equals(s2));
        System.out.println(s1.hashCode());
        System.out.println(s2.hashCode());
        Set hashset = new HashSet();
        hashset.add(s1);
        hashset.add(s2);
        Iterator it = hashset.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

运行结果：
false
true
96321
96321
aaa

这是因为String类已经重写了equals()方法和hashcode()方法，所以hashset认为它们是相等的对象，进行了重复添加。

例2：

package com.bijian.study;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
public class HashSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hs = new HashSet();
        hs.add(new Student(1, "zhangsan"));
        hs.add(new Student(2, "lisi"));
        hs.add(new Student(3, "wangwu"));
        hs.add(new Student(1, "zhangsan"));
        Iterator it = hs.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}
class Student {
    int num;
    String name;
    Student(int num, String name) {
        this.num = num;
        this.name = name;
    }
    public String toString() {
        return num + ":" + name;
    }
}

运行结果：
1:zhangsan
3:wangwu
2:lisi
1:zhangsan

为什么hashset添加了相等的元素呢，这是不是和hashset的原则违背了呢？回答是：没有。因为在根据hashcode()对两次建立的new Student(1,“zhangsan”)对象进行比较时，生成的是不同的哈希码值，所以hashset把他当作不同的对象对待了，当然此时的equals()方法返回的值也不等。

为什么会生成不同的哈希码值呢？上面我们在比较s1和s2的时候不是生成了同样的哈希码吗？原因就在于我们自己写的Student类并没有重新自己的hashcode()和equals()方法，所以在比较时，是继承的object类中的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），使用new方法创建对象，两次生成的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，所以Hashset会把它们当作不同的对象对待。

怎么解决这个问题呢？答案是：在Student类中重新hashcode()和equals()方法。

class Student {
    int num;
    String name;
    Student(int num, String name) {
        this.num = num;
        this.name = name;
    }
    public int hashCode() {
        return num * name.hashCode();
    }
    public boolean equals(Object o) {
        Student s = (Student) o;
        return num == s.num && name.equals(s.name);
    }
    public String toString() {
        return num + ":" + name;
    }
}

运行结果：
1:zhangsan
3:wangwu
2:lisi

可以看到重复元素的问题已经消除，根据重写的方法，即便两次调用了new Student(1,"zhangsan")，我们在获得对象的哈希码时，根据重写的方法hashcode()，获得的哈希码肯定是一样的，当然根据equals()方法我们也可判断是相同的，所以在向hashset集合中添加时把它们当作重复元素看待了。