重写equals方法的时候为什么需要重写hashcode

深藏阁楼爱情的钟 2022-05-31 09:53 283阅读 0赞

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困扰我很久的问题，一直不明白为什么重写equals()方法的时候要重写hashCode()方法，这次总算弄明白了，作此分享，如有不对之处，望大家指正。

# 一、equals()方法 #

先说说equals()方法。  
  查看Java的Object.equals()方法，如下：

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

可以看到这里直接用'=='来直接比较，引用《Java编程思想》里的一句话：“关系操作符生成的是一个boolean结果，它们计算的是操作数的值之间的关系”。那么'=='比较的值到底是什么呢？  
  我们知道Java有8种基本类型：数值型（byte、short、int、long、float、double）、字符型（char）、布尔型（boolean），对于这8种基本类型的比较，变量存储的就是值，所以比较的就是'值'本身。如下，值相等就是true，不等就是false。

public static void main(String[] args) { int a=3; int b=4; int c=3; System.out.println(a==b); //false System.out.println(a==c); //true }

对于非基本类型，也就是常说的引用数据类型：类、接口、数组，由于变量种存储的是内存中的地址，并不是'值'本身，所以真正比较的是该变量存储的地址，可想而知，如果声明的时候是2个对象，地址固然不同。

public static void main(String[] args) { String str1 = new String("123"); String str2 = new String("123"); System.out.println(str1 == str2); //false }

可以看到，上面这种比较方法，和Object类中的equals()方法的具体实现相同，之所以为false，是因为直接比较的是str1和str2指向的地址，也就是说**Object中的equals方法是直接比较的地址**，因为Object类是所有类的基类，所以调用新创建的类的equals方法，比较的就是两个对象的地址。那么就有人要问了，如果就是想要比较引用类型实际的值是否相等，该如何比较呢？  
    铛铛铛...... 重点来了

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要解决上面的问题，就是今天要说的equals()，具体的比较由各自去重写，比较具体的值的大小。我们可以看看上面字符串的比较，如果调用String的equals方法的结果。

public static void main(String[] args) { String str1 = new String("123"); String str2 = new String("123"); System.out.println(str1.equals(str2)); //true }

可以看到返回的true，由兴趣的同学可以去看String equals()的源码。

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所以可以通过重写equals()方法来判断对象的值是否相等，但是有一个要求：**equals()方法实现了等价关系**，即：

*  自反性：对于任何非空引用x，x.equals(x)应该返回true；
 *  对称性：对于任何引用x和y，如果x.equals(y)返回true，那么y.equals(x)也应该返回true；
 *  传递性：对于任何引用x、y和z，如果x.equals(y)返回true，y.equals(z)返回true，那么x.equals(z)也应该返回true；
 *  一致性：如果x和y引用的对象没有发生变化，那么反复调用x.equals(y)应该返回同样的结果；
 *  非空性：对于任意非空引用x，x.equals(null)应该返回false；

# 二、hashCode()方法 #

此方法返回对象的哈希码值，什么是哈希码？度娘找到的相关定义：

> 哈希码产生的依据：哈希码并不是完全唯一的，它是一种算法，让同一个类的对象按照自己不同的特征尽量的有不同的哈希码，但不表示不同的对象哈希码完全不同。也有相同的情况，看程序员如何写哈希码的算法。

简单理解就是一套算法算出来的一个值，且这个值对于这个对象相对唯一。哈希算法有一个协定：在 Java 应用程序执行期间，在对同一对象多次调用 hashCode 方法时，必须一致地返回相同的整数，*前提是将对象进行hashcode比较时所用的信息没有被修改*。（ps：要是每次都返回不一样的，就没法玩儿了）

public static void main(String[] args) { List<Long> test1 = new ArrayList<Long>(); test1.add(1L); test1.add(2L); System.out.println(test1.hashCode()); //994 test1.set(0,2L); System.out.println(test1.hashCode()); //1025 }

# 三、标题解答 #

首先来看一段代码：

public class HashMapTest { private int a; public HashMapTest(int a) { this.a = a; } public static void main(String[] args) { Map<HashMapTest, Integer> map = new HashMap<HashMapTest, Integer>(); HashMapTest instance = new HashMapTest(1); map.put(instance, 1); Integer value = map.get(new HashMapTest(1)); if (value != null) { System.out.println(value); } else { System.out.println("value is null"); } } } //程序运行结果： value is null

简单说下HashMap的原理，HashMap存储数据的时候，是取的key值的哈希值，然后计算数组下标，采用链地址法解决冲突，然后进行存储；取数据的时候，依然是先要获取到hash值，找到数组下标，然后for遍历链表集合，进行比较是否有对应的key。比较关心的有2点：*1.*不管是put还是get的时候，都需要得到key的哈希值，去定位key的数组下标； *2.*在get的时候，需要调用equals方法比较是否有相等的key存储过。  
  反过来，我们再分析上面那段代码，Map的key是我们自己定义的一个类，可以看到，我们没有重写equal方法，更没重写hashCode方法，意思是map在进行存储的时候是调用的Object类中equals()和hashCode()方法。为了证实，我们打印下hashCode码。

不出所料，hashCode不一致，所以对于为什么拿不到数据就很清楚了。这2个key，在Map计算的时候，可能数组下标就不一致，就算数据下标碰巧一致，根据前面，最后equals比较的时候也不可能相等（很显然，这是2个对象，在堆上的地址必定不一样）。我们继续往下看，假如我们重写了equals方法，将这2个对象都put进去，根据map的原理，只要是key一样，后面的值会替换前面的值，接下来我们实验下：

public class HashMapTest { private Integer a; public HashMapTest(int a) { this.a = a; } public static void main(String[] args) { Map<HashMapTest, Integer> map = new HashMap<HashMapTest, Integer>(); HashMapTest instance = new HashMapTest(1); HashMapTest newInstance = new HashMapTest(1); map.put(instance, 1); map.put(newInstance, 2); Integer value = map.get(instance); System.out.println("instance value:"+value); Integer value1 = map.get(newInstance); System.out.println("newInstance value:"+value1); } public boolean equals(Object o) { if(o == this) { return true; } else if(!(o instanceof HashMapTest)) { return false; } else { HashMapTest other = (HashMapTest)o; if(!other.canEqual(this)) { return false; } else { Integer this$data = this.getA(); Integer other$data = other.getA(); if(this$data == null) { if(other$data != null) { return false; } } else if(!this$data.equals(other$data)) { return false; } return true; } } } protected boolean canEqual(Object other) { return other instanceof HashMapTest; } public void setA(Integer a) { this.a = a; } public Integer getA() { return a; } } //运行结果： //instance value:1 //newInstance value:2

你会发现，不对呀？同样的一个对象，为什么在map中存了2份，map的key值不是不能重复的么？没错，它就是存的2份，只不过在它看来，这2个的key是不一样的，因为他们的哈希码就是不一样的，可以自己测试下，上面打印的hash码确实不一样。那怎么办？只有重写hashCode()方法，更改后的代码如下：

public class HashMapTest { private Integer a; public HashMapTest(int a) { this.a = a; } public static void main(String[] args) { Map<HashMapTest, Integer> map = new HashMap<HashMapTest, Integer>(); HashMapTest instance = new HashMapTest(1); System.out.println("instance.hashcode:" + instance.hashCode()); HashMapTest newInstance = new HashMapTest(1); System.out.println("newInstance.hashcode:" + newInstance.hashCode()); map.put(instance, 1); map.put(newInstance, 2); Integer value = map.get(instance); System.out.println("instance value:"+value); Integer value1 = map.get(newInstance); System.out.println("newInstance value:"+value1); } public boolean equals(Object o) { if(o == this) { return true; } else if(!(o instanceof HashMapTest)) { return false; } else { HashMapTest other = (HashMapTest)o; if(!other.canEqual(this)) { return false; } else { Integer this$data = this.getA(); Integer other$data = other.getA(); if(this$data == null) { if(other$data != null) { return false; } } else if(!this$data.equals(other$data)) { return false; } return true; } } } protected boolean canEqual(Object other) { return other instanceof HashMapTest; } public void setA(Integer a) { this.a = a; } public Integer getA() { return a; } public int hashCode() { boolean PRIME = true; byte result = 1; Integer $data = this.getA(); int result1 = result * 59 + ($data == null?43:$data.hashCode()); return result1; } } //运行结果： //instance.hashcode:60 //newInstance.hashcode:60 //instance value:2 //newInstance value:2

可以看到，他们的hash码是一致的，且最后的结果也是预期的。

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*完美的分界线*

ps.总结：对于这个问题，是比较容易被忽视的，曾经同时趟过这坑，Map中存了2个数值一样的key，所以大家谨记哟！ 在重写equals方法的时候，一定要重写hashCode方法。  
最后一点：有这个要求的症结在于，要考虑到类似HashMap、HashTable、HashSet的这种散列的数据类型的运用。

作者：程序员的散漫生活  
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來源：简书  
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最后附上Object和String的equal和hashcode方法供参考：

Object：

### equals ###

public boolean equals(Object obj)

指示其他某个对象是否与此对象“相等”。

`equals` 方法在非空对象**引用上实现相等关系**：

*  *自反性*：对于任何非空引用值 `x`，`x.equals(x)` 都应返回 `true`。
 *  *对称性*：对于任何非空引用值 `x` 和 `y`，当且仅当 `y.equals(x)` 返回 `true` 时，`x.equals(y)` 才应返回 `true`。
 *  *传递性*：对于任何非空引用值 `x`、`y` 和 `z`，如果 `x.equals(y)` 返回 `true`，并且 `y.equals(z)` 返回 `true`，那么 `x.equals(z)` 应返回 `true`。
 *  *一致性*：对于任何非空引用值 `x` 和 `y`，多次调用 x.equals(y) 始终返回 `true` 或始终返回 `false`，前提是对象上 `equals` 比较中所用的信息没有被修改。
 *  对于任何非空引用值 `x`，`x.equals(null)` 都应返回 `false`。

`Object` 类的 equals 方法实现对象上差别可能性最大的相等关系；即，对于任何非空引用值 `x` 和 `y`，当且仅当 `x` 和 `y` 引用同一个对象时，此方法才返回 `true`（`x == y` 具有值 `true`）。

注意：**当此方法被重写时，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。**

参数：

`obj` - 要与之比较的引用对象。

如果此对象与 obj 参数相同，则返回  `true`；否则返回  `false`。

### hashCode ###

public int hashCode()

返回该对象的哈希码值。支持此方法是为了提高哈希表（例如  `java.util.Hashtable`  提供的哈希表）的性能。

`hashCode` 的常规协定是：

*  在 Java 应用程序执行期间，在对同一对象多次调用 hashCode 方法时，必须一致地返回相同的整数，前提是将对象进行 equals 比较时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，那么对这两个对象中的每个对象调用 `hashCode` 方法都必须生成相同的整数结果。
 *  如果根据 [`equals(java.lang.Object)`][equals_java.lang.Object] 方法，两个对象不相等，那么对这两个对象中的任一对象上调用 hashCode 方法*不* 要求一定生成不同的整数结果。但是，程序员应该意识到，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。）

此对象的一个哈希码值。

String（均重写了）:

### equals ###

public boolean equals(Object anObject)

将此字符串与指定的对象比较。当且仅当该参数不为  `null`，并且是与此对象表示相同字符序列的  `String` 对象时，结果才为  `true`。

覆盖：

类  `Object` 中的  `equals`

参数：

`anObject` - 与此  `String` 进行比较的对象。

如果给定对象表示的  **`String` 与此 `String` 相等** ，则返回  `true` ；否则返回  `false` 。

另请参见：

[`compareTo(String)`][compareTo_String],  [`equalsIgnoreCase(String)`][equalsIgnoreCase_String]

### hashCode ###

public int hashCode()

返回此字符串的哈希码。  `String`  对象的哈希码根据以下公式计算：

>     s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]

使用  `int`  算法，这里  `s[i]`  是字符串的第  *i*  个字符，  `n`  是字符串的长度，  `^`  表示求幂。（空字符串的哈希值为 0。）

覆盖：

类  `Object` 中的  `hashCode`

此对象的哈希码值。

另请参见：

[`Object.equals(java.lang.Object)`][equals_java.lang.Object],  [`Hashtable`][Hashtable]

[https_www.jianshu.com_p_75d9c2c3d0c1]: https://www.jianshu.com/p/75d9c2c3d0c1
[equals_java.lang.Object]: http://tool.oschina.net/uploads/apidocs/jdk-zh/java/lang/Object.html#equals%28java.lang.Object%29
[compareTo_String]: http://tool.oschina.net/uploads/apidocs/jdk-zh/java/lang/String.html#compareTo%28java.lang.String%29
[equalsIgnoreCase_String]: http://tool.oschina.net/uploads/apidocs/jdk-zh/java/lang/String.html#equalsIgnoreCase%28java.lang.String%29
[Hashtable]: http://tool.oschina.net/uploads/apidocs/jdk-zh/java/util/Hashtable.html