Java中equals()与hashCode()方法详解

Java  /  管理员 发布于 5年前   356

一.equals()方法详解

    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。
     应注意，Java语言对equals()的要求如下，这些要求是必须遵循的：

     1.对称性：如果x.equals(y)返回是“true”，那么y.equals(x)也应该返回是“true”。

     2.反射性：x.equals(x)必须返回是“true”。
     3.类推性：如果x.equals(y)返回是“true”，而且y.equals(z)返回是“true”，那么z.equals(x)也应该返回是“true”。
     4.一致性：如果x.equals(y)返回是“true”，只要x和y内容一直不变，不管你重复x.equals(y)多少次，返回都是“true”。
     5.任何情况下，x.equals(null)，永远返回是“false”；x.equals(和x不同类型的对象)永远返回是“false”。
     以上这五点是重写equals()方法时，必须遵守的准则，如果违反会出现意想不到的结果。
 

二.hashcode() 方法详解

    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;}

      解释一下这个程序（String的API中写到）：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（空字符串的哈希码为 0）。

       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。  
      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。

 

三.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：

falsetrue9632196321aaa

       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:zhangsan3:wangwu2:lisi1: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:zhangsan3:wangwu2: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。

 

重写equals()和hashcode()小结：
      1.重点是equals，重写hashCode只是技术要求（为了提高效率）
      2.为什么要重写equals呢？因为在java的集合框架中，是通过equals来判断两个对象是否相等的
      3.在hibernate中，经常使用set集合来保存相关对象，而set集合是不允许重复的。在向HashSet集合中添加元素时，其实只要重写equals()这一条也可以。但当hashset中元素比较多时，或者是重写的equals()方法比较复杂时，我们只用equals()方法进行比较判断，效率也会非常低，所以引入了hashCode()这个方法，只是为了提高效率，且这是非常有必要的。比如可以这样写：

public int hashCode(){   return 1; //等价于hashcode无效}

      这样做的效果就是在比较哈希码的时候不能进行判断，因为每个对象返回的哈希码都是1，每次都必须要经过比较equals()方法后才能进行判断是否重复，这当然会引起效率的大大降低。