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。