浅谈Java中的hashcode和equals方法

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一.hashCode方法的作用

对于包含容器类型的程序设计语言来说，基本上都会涉及到hashCode。在Java中也一样，hashCode方法的主要作用是为了配合基于散列的集合一起正常运行，这样的散列集合包括HashSet、HashMap以及HashTable。

为什么这么说呢？考虑一种情况，当向集合中插入对象时，如何判别在集合中是否已经存在该对象了？（注意：集合中不允许重复的元素存在）

也许大多数人都会想到调用equals方法来逐个进行比较，这个方法确实可行。但是如果集合中已经存在一万条数据或者更多的数据，如果采用equals方法去逐一比较，效率必然是一个问题。此时hashCode方法的作用就体现出来了，当集合要添加新的对象时，先调用这个对象的hashCode方法，得到对应的hashcode值，实际上在HashMap的具体实现中会用一个table保存已经存进去的对象的hashcode值，如果table中没有该hashcode值，它就可以直接存进去，不用再进行任何比较了；如果存在该hashcode值， 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，说通俗一点：Java中的hashCode方法就是根据一定的规则将与对象相关的信息（比如对象的存储地址，对象的字段等）映射成一个数值，这个数值称作为散列值。下面这段代码是java.util.HashMap的中put方法的具体实现：

public V put(K key, V value) {
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key.hashCode());
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}

modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}

put方法是用来向HashMap中添加新的元素，从put方法的具体实现可知，会先调用hashCode方法得到该元素的hashCode值，然后查看table中是否存在该hashCode值，如果存在则调用equals方法重新确定是否存在该元素，如果存在，则更新value值，否则将新的元素添加到HashMap中。从这里可以看出，hashCode方法的存在是为了减少equals方法的调用次数，从而提高程序效率。

可以直接根据hashcode值判断两个对象是否相等吗？肯定是不可以的，因为不同的对象可能会生成相同的hashcode值。虽然不能根据hashcode值判断两个对象是否相等，但是可以直接根据hashcode值判断两个对象不等，如果两个对象的hashcode值不等，则必定是两个不同的对象。如果要判断两个对象是否真正相等，必须通过equals方法。

也就是说对于两个对象，如果调用equals方法得到的结果为true，则两个对象的hashcode值必定相等；

如果equals方法得到的结果为false，则两个对象的hashcode值不一定不同；

如果两个对象的hashcode值不等，则equals方法得到的结果必定为false；

如果两个对象的hashcode值相等，则equals方法得到的结果未知。

二.equals方法和hashCode方法

在有些情况下，程序设计者在设计一个类的时候为需要重写equals方法，比如String类，但是千万要注意，在重写equals方法的同时，必须重写hashCode方法。为什么这么说呢？

下面看一个例子：

package com.cxh.test1;

import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

class People{
private String name;
private int age;

public People(String name,int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}

public void setAge(int age){
this.age = age;
}

@Override
public boolean equals(Object obj) {
// TODO Auto-generated method stub
return this.name.equals(((People)obj).name) && this.age== ((People)obj).age;
}
}

public class Main {

public static void main(String[] args) {

People p1 = new People("Jack", 12);
System.out.println(p1.hashCode());

HashMap<People, Integer> hashMap = new HashMap<People, Integer>();
hashMap.put(p1, 1);

System.out.println(hashMap.get(new People("Jack", 12)));
}
}

在这里我只重写了equals方法，也就说如果两个People对象，如果它的姓名和年龄相等，则认为是同一个人。

这段代码本来的意愿是想这段代码输出结果为“1”，但是事实上它输出的是“null”。为什么呢？原因就在于重写equals方法的同时忘记重写hashCode方法。

虽然通过重写equals方法使得逻辑上姓名和年龄相同的两个对象被判定为相等的对象（跟String类类似），但是要知道默认情况下，hashCode方法是将对象的存储地址进行映射。那么上述代码的输出结果为“null”就不足为奇了。原因很简单，p1指向的对象和

System.out.println(hashMap.get(new People(“Jack”, 12)));这句中的new People(“Jack”, 12)生成的是两个对象，它们的存储地址肯定不同。下面是HashMap的get方法的具体实现：

public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
int hash = hash(key.hashCode());
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
e =
4000
e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
return e.value;
}
return null;
}

所以在hashmap进行get操作时，因为得到的hashcdoe值不同（注意，上述代码也许在某些情况下会得到相同的hashcode值，不过这种概率比较小，因为虽然两个对象的存储地址不同也有可能得到相同的hashcode值），所以导致在get方法中for循环不会执行，直接返回null。

因此如果想上述代码输出结果为“1”，很简单，只需要重写hashCode方法，让equals方法和hashCode方法始终在逻辑上保持一致性。

package com.cxh.test1;

import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

class People{
private String name;
private int age;

public People(String name,int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}

public void setAge(int age){
this.age = age;
}

@Override
public int hashCode() {
// TODO Auto-generated method stub
return name.hashCode()*37+age;
}

@Override
public boolean equals(Object obj) {
// TODO Auto-generated method stub
return this.name.equals(((People)obj).name) && this.age== ((People)obj).age;
}
}

public class Main {

public static void main(String[] args) {

People p1 = new People("Jack", 12);
System.out.println(p1.hashCode());

HashMap<People, Integer> hashMap = new HashMap<People, Integer>();
hashMap.put(p1, 1);

System.out.println(hashMap.get(new People("Jack", 12)));
}
}

这样一来的话，输出结果就为“1”了。

下面这段话摘自Effective Java一书：

在程序执行期间，只要equals方法的比较操作用到的信息没有被修改，那么对这同一个对象调用多次，hashCode方法必须始终如一地返回同一个整数。

如果两个对象根据equals方法比较是相等的，那么调用两个对象的hashCode方法必须返回相同的整数结果。

如果两个对象根据equals方法比较是不等的，则hashCode方法不一定得返回不同的整数。

对于第二条和第三条很好理解，但是第一条，很多时候就会忽略。在《Java编程思想》一书中的P495页也有同第一条类似的一段话：

“设计hashCode()时最重要的因素就是：无论何时，对同一个对象调用hashCode()都应该产生同样的值。如果在讲一个对象用put()添加进HashMap时产生一个hashCdoe值，而用get()取出时却产生了另一个hashCode值，那么就无法获取该对象了。所以如果你的hashCode方法依赖于对象中易变的数据，用户就要当心了，因为此数据发生变化时，hashCode()方法就会生成一个不同的散列码”。

下面举个例子：

package com.cxh.test1;

import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

class People{
private String name;
private int age;

public People(String name,int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}

public void setAge(int age){
this.age = age;
}

@Override
public int hashCode() {
// TODO Auto-generated method stub
return name.hashCode()*37+age;
}

@Override
public boolean equals(Object obj) {
// TODO Auto-generated method stub
return this.name.equals(((People)obj).name) && this.age== ((People)obj).age;
}
}

public class Main {

public static void main(String[] args) {

People p1 = new People("Jack", 12);
System.out.println(p1.hashCode());

HashMap<People, Integer> hashMap = new HashMap<People, Integer>();
hashMap.put(p1, 1);

p1.setAge(13);

System.out.println(hashMap.get(p1));
}
}

这段代码输出的结果为“null”，想必其中的原因大家应该都清楚了。

因此，在设计hashCode方法和equals方法的时候，如果对象中的数据易变，则最好在equals方法和hashCode方法中不要依赖于该字段。

hashCode编写指导

在编写hashCode时，你需要考虑的是，最终的hash是个int值，而不能溢出。不同的对象的hash码应该尽量不同，避免hash冲突。

那么如果做到呢？下面是解决方案。

1、定义一个int类型的变量 hash,初始化为 7。

接下来让你认为重要的字段（equals中衡量相等的字段）参入散列运，算每一个重要字段都会产生一个hash分量，为最终的hash值做出贡献（影响）

运算方法参考表

重要字段var的类型	他生成的hash分量
byte,char,short,int	(int)var
long	(int)(var ^ (var >>> 32))
boolean	var?1:0
float	Float.floatToIntBits(var)
double	long bits = Double.doubleToLongBits(var);分量 = (int)(bits ^ (bits >>> 32));
引用类型	(null == var ? 0 : var.hashCode())

最后把所有的分量都总和起来，注意并不是简单的相加。选择一个倍乘的数字31，参与计算。然后不断地递归计算，直到所有的字段都参与了。

int hash = 7;

hash = 31 * hash + 字段1贡献分量;

hash = 31 * hash + 字段2贡献分量;

.....

return hash；

equals编写指导

Test类对象有2个字段，num和data，这2个字段代表了对象的状态，他们也用在equals方法中作为评判的依据。

在第8行，传入的比较对象的引用和this做比较，这样做是为了 save time ，节约执行时间，如果this 和 obj是 对同一个堆对象的引用，那么，他们一定是qeuals 的。

接着，判断obj是不是为null，如果为null，一定不equals，因为既然当前对象this能调用equals方法，那么它一定不是null，非null 和 null当然不等价。

然后，比较2个对象的运行时类，是否为同一个类。不是同一个类，则不equals。getClass返回的是 this 和obj的运行时类的引用。如果他们属于同一个类，则返回的是同一个运行时类的引用。注意，一个类也是一个对象。

1 class Test
2 {
3     private int num;
4     private String data;
5
6     public boolean equals(Object obj)
7     {
8         if (this == obj)
9             return true;
10
11         if ((obj == null) || (obj.getClass() != this.getClass()))
12             return false;
13
//能执行到这里，说明obj和this同类且非null。
14         Test test = (Test) obj;
15         return num == test.num&& (data == test.data || (data != null && data.equals(test.data)));
16     }
17
18     public int hashCode()
19     {
20         //重写equals，也必须重写hashCode。具体后面介绍。
24     }
25
26 }

1、有些程序员使用下面的第二种写法替代第一种比较运行时类的写法。应该避免这样做。

if((obj == null) || (obj.getClass() != this.getClass()))

return false;

if(!(obj instanceof Test))

return false; // avoid 避免！

它违反了公约中的对称原则。

例如：假设Dog扩展了Aminal类。

dog instanceof Animal 得到true

animal instanceof Dog 得到false

这就会导致

animal.equls(dog) 返回true

dog.equals(animal) 返回false

仅当Test类没有子类的时候，这样做才能保证是正确的。

2、按照第一种方法实现，那么equals只能比较同一个类的对象，不同类对象永远是false。但这并不是强制要求的。一般我们也很少需要在不同的类之间使用equals。

3、在具体比较对象的字段的时候，对于基本值类型的字段，直接用 == 来比较（注意浮点数的比较，这是一个坑）对于引用类型的字段，你可以调用他们的equals，当然，你也需要处理字段为null 的情况。对于浮点数的比较，我在看Arrays.binarySearch的源代码时，发现了如下对于浮点数的比较的技巧：

if ( Double.doubleToLongBits(d1) == Double.doubleToLongBits(d2) ) //d1 和 d2 是double类型

if(  Float.floatToIntBits(f1) == Float.floatToIntBits(f2)  )      //f1 和 f2 是d2是float类型

4、并不总是要将对象的所有字段来作为equals 的评判依据，那取决于你的业务要求。比如你要做一个家电功率统计系统，如果2个家电的功率一样，那就有足够的依据认为这2个家电对象等价了，至少在你这个业务逻辑背景下是等价的，并不关心他们的价钱啊，品牌啊，大小等其他参数。

5、最后需要注意的是，equals 方法的参数类型是Object，不要写错！