詳解equals()方法和hashCode()方法

Java的基類Object提供了一些方法，其中equals()方法用于判斷兩個對象是否相等，hashCode()方法用于計算對象的哈希碼。equals()和hashCode()都不是final方法，都可以被重寫(overwrite)。

本文介紹了2種方法在使用和重寫時，一些需要注意的問題。

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一、equal()方法

二、hashCode()方法

　　1、Object的hashCode()

　　2、hashCode()的作用

三、String中equals()和hashCode()的實作

四、如何重寫hashCode()

　　1、重寫hashcode()的原則

　　2、hashCode()重寫方法

 Object類中equals()方法實作如下：

通過該實作可以看出，Object類的實作采用了區分度最高的算法，即隻要兩個對象不是同一個對象，那麼equals()一定傳回false。

雖然我們在定義類時，可以重寫equals()方法，但是有一些注意事項；JDK中說明了實作equals()方法應該遵守的約定：

（1）自反性：x.equals(x)必須傳回true。

（2）對稱性：x.equals(y)與y.equals(x)的傳回值必須相等。

（3）傳遞性：x.equals(y)為true，y.equals(z)也為true，那麼x.equals(z)必須為true。

（4）一緻性：如果對象x和y在equals()中使用的資訊都沒有改變，那麼x.equals(y)值始終不變。

（5）非null：x不是null，y為null，則x.equals(y)必須為false。

Object類中hashCode()方法的聲明如下：

可以看出，hashCode()是一個native方法，而且傳回值類型是整形；實際上，該native方法将對象在記憶體中的位址作為哈希碼傳回，可以保證不同對象的傳回值不同。

與equals()方法類似，hashCode()方法可以被重寫。JDK中對hashCode()方法的作用，以及實作時的注意事項做了說明：

（1）hashCode()在哈希表中起作用，如java.util.HashMap。

（2）如果對象在equals()中使用的資訊都沒有改變，那麼hashCode()值始終不變。

（3）如果兩個對象使用equals()方法判斷為相等，則hashCode()方法也應該相等。

（4）如果兩個對象使用equals()方法判斷為不相等，則不要求hashCode()也必須不相等；但是開發人員應該認識到，不相等的對象産生不相同的hashCode可以提高哈希表的性能。

總的來說，hashCode()在哈希表中起作用，如HashSet、HashMap等。

當我們向哈希表(如HashSet、HashMap等)中添加對象object時，首先調用hashCode()方法計算object的哈希碼，通過哈希碼可以直接定位object在哈希表中的位置(一般是哈希碼對哈希表大小取餘)。如果該位置沒有對象，可以直接将object插入該位置；如果該位置有對象(可能有多個，通過連結清單實作)，則調用equals()方法比較這些對象與object是否相等，如果相等，則不需要儲存object；如果不相等，則将該對象加入到連結清單中。

這也就解釋了為什麼equals()相等，則hashCode()必須相等。如果兩個對象equals()相等，則它們在哈希表(如HashSet、HashMap等)中隻應該出現一次；如果hashCode()不相等，那麼它們會被散列到哈希表的不同位置，哈希表中出現了不止一次。

實際上，在JVM中，加載的對象在記憶體中包括三部分：對象頭、執行個體資料、填充。其中，對象頭包括指向對象所屬類型的指針和MarkWord，而MarkWord中除了包含對象的GC分代年齡資訊、加鎖狀态資訊外，還包括了對象的hashcode；對象執行個體資料是對象真正存儲的有效資訊；填充部分僅起到占位符的作用, 原因是HotSpot要求對象起始位址必須是8位元組的整數倍。

String類中相關實作代碼如下：

通過代碼可以看出以下幾點：

1、String的資料是final的，即一個String對象一旦建立，便不能修改；形如String s = "hello"; s = "world";的語句，當s = "world"執行時，并不是字元串對象的值變為了"world"，而是建立了一個String對象，s引用指向了新對象。

2、String類将hashCode()的結果緩存為hash值，提高性能。

3、String對象equals()相等的條件是二者同為String對象，長度相同，且字元串值完全相同；不要求二者是同一個對象。

4、String的hashCode()計算公式為：s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]

關于hashCode()計算過程中，為什麼使用了數字31，主要有以下原因：

1、使用質數計算哈希碼，由于質數的特性，它與其他數字相乘之後，計算結果唯一的機率更大，哈希沖突的機率更小。

2、使用的質數越大，哈希沖突的機率越小，但是計算的速度也越慢；31是哈希沖突和性能的折中，實際上是實驗觀測的結果。

3、JVM會自動對31進行優化：31 * i == (i << 5) - i

本節先介紹重寫hashCode()方法應該遵守的原則，再介紹通用的hashCode()重寫方法。

通過前面的描述我們知道，重寫hashCode需要遵守以下原則：

（1）如果重寫了equals()方法，檢查條件“兩個對象使用equals()方法判斷為相等，則hashCode()方法也應該相等”是否成立，如果不成立，則重寫hashCode ()方法。

（2）hashCode()方法不能太過簡單，否則哈希沖突過多。

（3）hashCode()方法不能太過複雜，否則計算複雜度過高，影響性能。

《Effective Java》中提出了一種簡單通用的hashCode算法

A、初始化一個整形變量，為此變量賦予一個非零的常數值，比如int result = 17;

B、選取equals方法中用于比較的所有域（之是以隻選擇equals()中使用的域，是為了保證上述原則的第1條），然後針對每個域的屬性進行計算：

(1) 如果是boolean值，則計算f ? 1:0

(2) 如果是byte\char\short\int,則計算(int)f

(3) 如果是long值，則計算(int)(f ^ (f >>> 32))

(4) 如果是float值，則計算Float.floatToIntBits(f)

(5) 如果是double值，則計算Double.doubleToLongBits(f)，然後傳回的結果是long,再用規則(3)去處理long,得到int

(6) 如果是對象應用，如果equals方法中采取遞歸調用的比較方式，那麼hashCode中同樣采取遞歸調用hashCode的方式。否則需要為這個域計算一個範式，比如當這個域的值為null的時候，那麼hashCode 值為0

(7) 如果是數組，那麼需要為每個元素當做單獨的域來處理。java.util.Arrays.hashCode方法包含了8種基本類型數組和引用數組的hashCode計算，算法同上。

C、最後，把每個域的散列碼合并到對象的哈希碼中。

下面通過一個例子進行說明。在該例中，Person類重寫了equals()方法和hashCode()方法。因為equals()方法中隻使用了name域和age域，是以hashCode()方法中，也隻計算name域和age域。

對于String類型的name域，直接使用了String的hashCode()方法；對于int類型的age域，直接用其值作為該域的hash。