详解equals()方法和hashCode()
前言
Java的基类Object提供了一些方法，其中equals()方法用于判断两个对象是否相等，hashCode()方法用于计算对象的哈希码。equals()和hashCode()都不是final方法，都可以被重写(overwrite)。
本文介绍了2种方法在使用和重写时，一些需要注意的问题。
目录
三、String中equals()和hashCode()的实现
一、equal()方法
Object类中equals()方法实现如下：
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public boolean equals(Object obj) { return ( this == obj); } |
通过该实现可以看出，Object类的实现采用了区分度最高的算法，即只要两个对象不是同一个对象，那么equals()一定返回false。
虽然我们在定义类时，可以重写equals()方法，但是有一些注意事项；JDK中说明了实现equals()方法应该遵守的约定：
（1）自反性：x.equals(x)必须返回true。
（2）对称性：x.equals(y)与y.equals(x)的返回值必须相等。
（3）传递性：x.equals(y)为true，y.equals(z)也为true，那么x.equals(z)必须为true。
（4）一致性：如果对象x和y在equals()中使用的信息都没有改变，那么x.equals(y)值始终不变。
（5）非null：x不是null，y为null，则x.equals(y)必须为false。
二、hashCode()方法
1、Object的hashCode()
Object类中hashCode()方法的声明如下：
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public native int hashCode(); |
可以看出，hashCode()是一个native方法，而且返回值类型是整形；实际上，该native方法将对象在内存中的地址作为哈希码返回，可以保证不同对象的返回值不同。
与equals()方法类似，hashCode()方法可以被重写。JDK中对hashCode()方法的作用，以及实现时的注意事项做了说明：
（1）hashCode()在哈希表中起作用，如java.util.HashMap。
（2）如果对象在equals()中使用的信息都没有改变，那么hashCode()值始终不变。
（3）如果两个对象使用equals()方法判断为相等，则hashCode()方法也应该相等。
（4）如果两个对象使用equals()方法判断为不相等，则不要求hashCode()也必须不相等；但是开发人员应该认识到，不相等的对象产生不相同的hashCode可以提高哈希表的性能。
2、hashCode()的作用
总的来说，hashCode()在哈希表中起作用，如HashSet、HashMap等。
当我们向哈希表(如HashSet、HashMap等)中添加对象object时，首先调用hashCode()方法计算object的哈希码，通过哈希码可以直接定位object在哈希表中的位置(一般是哈希码对哈希表大小取余)。如果该位置没有对象，可以直接将object插入该位置；如果该位置有对象(可能有多个，通过链表实现)，则调用equals()方法比较这些对象与object是否相等，如果相等，则不需要保存object；如果不相等，则将该对象加入到链表中。
这也就解释了为什么equals()相等，则hashCode()必须相等。如果两个对象equals()相等，则它们在哈希表(如HashSet、HashMap等)中只应该出现一次；如果hashCode()不相等，那么它们会被散列到哈希表的不同位置，哈希表中出现了不止一次。
实际上，在JVM中，加载的对象在内存中包括三部分：对象头、实例数据、填充。其中，对象头包括指向对象所属类型的指针和MarkWord，而MarkWord中除了包含对象的GC分代年龄信息、加锁状态信息外，还包括了对象的hashcode；对象实例数据是对象真正存储的有效信息；填充部分仅起到占位符的作用, 原因是HotSpot要求对象起始地址必须是8字节的整数倍。
三、String中equals()和hashCode()的实现
String类中相关实现代码如下：
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; } |
通过代码可以看出以下几点：
1、String的数据是final的，即一个String对象一旦创建，便不能修改；形如String s = "hello"; s = "world";的语句，当s = "world"执行时，并不是字符串对象的值变为了"world"，而是新建了一个String对象，s引用指向了新对象。
2、String类将hashCode()的结果缓存为hash值，提高性能。
3、String对象equals()相等的条件是二者同为String对象，长度相同，且字符串值完全相同；不要求二者是同一个对象。
4、String的hashCode()计算公式为：s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]
关于hashCode()计算过程中，为什么使用了数字31，主要有以下原因：
1、使用质数计算哈希码，由于质数的特性，它与其他数字相乘之后，计算结果唯一的概率更大，哈希冲突的概率更小。
2、使用的质数越大，哈希冲突的概率越小，但是计算的速度也越慢；31是哈希冲突和性能的折中，实际上是实验观测的结果。
3、JVM会自动对31进行优化：31 * i == (i << 5) – i
四、如何重写hashCode()
本节先介绍重写hashCode()方法应该遵守的原则，再介绍通用的hashCode()重写方法。
1、重写hashcode()的原则
通过前面的描述我们知道，重写hashCode需要遵守以下原则：
（1）如果重写了equals()方法，检查条件“两个对象使用equals()方法判断为相等，则hashCode()方法也应该相等”是否成立，如果不成立，则重写hashCode ()方法。
（2）hashCode()方法不能太过简单，否则哈希冲突过多。
（3）hashCode()方法不能太过复杂，否则计算复杂度过高，影响性能。
2、hashCode()重写方法
《Effective Java》中提出了一种简单通用的hashCode算法
A、初始化一个整形变量，为此变量赋予一个非零的常数值，比如int result = 17;
B、选取equals方法中用于比较的所有域（之所以只选择equals()中使用的域，是为了保证上述原则的第1条），然后针对每个域的属性进行计算：
(1) 如果是boolean值，则计算f ? 1:0
(2) 如果是byte/char/short/int,则计算(int)f
(3) 如果是long值，则计算(int)(f ^ (f >>> 32))
(4) 如果是float值，则计算Float.floatToIntBits(f)
(5) 如果是double值，则计算Double.doubleToLongBits(f)，然后返回的结果是long,再用规则(3)去处理long,得到int
(6) 如果是对象应用，如果equals方法中采取递归调用的比较方式，那么hashCode中同样采取递归调用hashCode的方式。否则需要为这个域计算一个范式，比如当这个域的值为null的时候，那么hashCode 值为0
(7) 如果是数组，那么需要为每个元素当做单独的域来处理。java.util.Arrays.hashCode方法包含了8种基本类型数组和引用数组的hashCode计算，算法同上。
C、最后，把每个域的散列码合并到对象的哈希码中。
下面通过一个例子进行说明。在该例中，Person类重写了equals()方法和hashCode()方法。因为equals()方法中只使用了name域和age域，所以hashCode()方法中，也只计算name域和age域。
对于String类型的name域，直接使用了String的hashCode()方法；对于int类型的age域，直接用其值作为该域的hash。
public class Person { private String name; private int age; private boolean gender; public Person() { super (); } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this .name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge( int age) { this .age = age; } public boolean isGender() { return gender; } public void setGender( boolean gender) { this .gender = gender; } @Override public boolean equals(Object another) { if ( this == another) { return true ; } if (another instanceof Person) { Person anotherPerson = (Person) another; if ( this .getName().equals(anotherPerson.getName()) && this .getAge() == anotherPerson.getAge()) { return true ; } else { return false ; } } return false ; } @Override public int hashCode() { int hash = 17 ; hash = hash * 31 + getName().hashCode(); hash = hash * 31 + getAge(); return hash; } } |
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