• javaee 第八周作业

    hashcode（）和equals（）的作用、区别、联系

    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：

    [java] view plain copy
    1. <span style="font-size:18px;">hashCode 的常规协定是：     
    2. 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。     
    3. 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。     
    4. 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。     
    5. 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。）     
    6.     
    7. 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。</span>  


    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 

    [java] view plain copy
    1. <span style="font-size:18px;">  public boolean add(E e) {  
    2.     return map.put(e, PRESENT)==null;  
    3.     }</span>  

    HashMap.java
    [java] view plain copy
    1. <span style="font-size:18px;">    public V put(K key, V value) {  
    2.         if (key == null)  
    3.             return putForNullKey(value);  
    4.         int hash = hash(key.hashCode());  
    5.         int i = indexFor(hash, table.length);  
    6.         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {  
    7.             Object k;  
    8.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {  
    9.                 V oldValue = e.value;  
    10.                 e.value = value;  
    11.                 e.recordAccess(this);  
    12.                 return oldValue;  
    13.             }  
    14.         }  
    15.   
    16.         modCount++;  
    17.         addEntry(hash, key, value, i);  
    18.         return null;  
    19.     }</span>  


    最后再来看几个测试的例子吧：

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

    [java] view plain copy
    1. <span style="font-size:18px;">public class HashCodeTest {  
    2.     public static void main(String[] args) {  
    3.         Collection set = new HashSet();  
    4.         Point p1 = new Point(1, 1);  
    5.         Point p2 = new Point(1, 1);  
    6.   
    7.         System.out.println(p1.equals(p2));  
    8.         set.add(p1);   //(1)  
    9.         set.add(p2);   //(2)  
    10.         set.add(p1);   //(3)  
    11.   
    12.         Iterator iterator = set.iterator();  
    13.         while (iterator.hasNext()) {  
    14.             Object object = iterator.next();  
    15.             System.out.println(object);  
    16.         }  
    17.     }  
    18. }  
    19.   
    20. class Point {  
    21.     private int x;  
    22.     private int y;  
    23.   
    24.     public Point(int x, int y) {  
    25.         super();  
    26.         this.x = x;  
    27.         this.y = y;  
    28.     }  
    29.   
    30.     @Override  
    31.     public boolean equals(Object obj) {  
    32.         if (this == obj)  
    33.             return true;  
    34.         if (obj == null)  
    35.             return false;  
    36.         if (getClass() != obj.getClass())  
    37.             return false;  
    38.         Point other = (Point) obj;  
    39.         if (x != other.x)  
    40.             return false;  
    41.         if (y != other.y)  
    42.             return false;  
    43.         return true;  
    44.     }  
    45.   
    46.     @Override  
    47.     public String toString() {  
    48.         return "x:" + x + ",y:" + y;  
    49.     }  
    50.   
    51. }  
    52. </span>  



    输出结果：

    [java] view plain copy
    1. <span style="font-size:18px;">true  
    2. x:1,y:1  
    3. x:1,y:1  
    4. </span>  


    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：

    [java] view plain copy
    1. <span style="font-size:18px;">class Point {  
    2.     private int x;  
    3.     private int y;  
    4.   
    5.     public Point(int x, int y) {  
    6.         super();  
    7.         this.x = x;  
    8.         this.y = y;  
    9.     }  
    10.   
    11.     @Override  
    12.     public int hashCode() {  
    13.         final int prime = 31;  
    14.         int result = 1;  
    15.         result = prime * result + x;  
    16.         result = prime * result + y;  
    17.         return result;  
    18.     }  
    19.   
    20.     @Override  
    21.     public String toString() {  
    22.         return "x:" + x + ",y:" + y;  
    23.     }  
    24.   
    25. }  
    26. </span>  


    输出结果：

    [java] view plain copy
    1. <span style="font-size:18px;">false  
    2. x:1,y:1  
    3. x:1,y:1</span>  


    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
    [java] view plain copy
    1. <span style="font-size:18px;">public class HashCodeTest {  
    2.     public static void main(String[] args) {  
    3.         Collection set = new HashSet();  
    4.         Point p1 = new Point(1, 1);  
    5.         Point p2 = new Point(1, 2);  
    6.   
    7.         set.add(p1);  
    8.         set.add(p2);  
    9.           
    10.         p2.setX(10);  
    11.         p2.setY(10);  
    12.           
    13.         set.remove(p2);  
    14.   
    15.         Iterator iterator = set.iterator();  
    16.         while (iterator.hasNext()) {  
    17.             Object object = iterator.next();  
    18.             System.out.println(object);  
    19.         }  
    20.     }  
    21. }  
    22.   
    23. class Point {  
    24.     private int x;  
    25.     private int y;  
    26.   
    27.     public Point(int x, int y) {  
    28.         super();  
    29.         this.x = x;  
    30.         this.y = y;  
    31.     }  
    32.   
    33.   
    34.     public int getX() {  
    35.         return x;  
    36.     }  
    37.   
    38.   
    39.     public void setX(int x) {  
    40.         this.x = x;  
    41.     }  
    42.   
    43.   
    44.     public int getY() {  
    45.         return y;  
    46.     }  
    47.   
    48.   
    49.     public void setY(int y) {  
    50.         this.y = y;  
    51.     }  
    52.   
    53.   
    54.     @Override  
    55.     public int hashCode() {  
    56.         final int prime = 31;  
    57.         int result = 1;  
    58.         result = prime * result + x;  
    59.         result = prime * result + y;  
    60.         return result;  
    61.     }  
    62.   
    63.   
    64.     @Override  
    65.     public boolean equals(Object obj) {  
    66.         if (this == obj)  
    67.             return true;  
    68.         if (obj == null)  
    69.             return false;  
    70.         if (getClass() != obj.getClass())  
    71.             return false;  
    72.         Point other = (Point) obj;  
    73.         if (x != other.x)  
    74.             return false;  
    75.         if (y != other.y)  
    76.             return false;  
    77.         return true;  
    78.     }  
    79.   
    80.   
    81.     @Override  
    82.     public String toString() {  
    83.         return "x:" + x + ",y:" + y;  
    84.     }  
    85.   
    86. }  
    87. </span>  
     
    运行结果：
    [java] view plain copy
    1. <span style="font-size:18px;">x:1,y:1  
    2. x:10,y:10</span>  
     
    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，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。

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