Java开发HashMap key必须实现hashCode equals方法原理

2023-03-20 17:03:26 原理 开发 方法

一、问题引入

平时在开发中，相信你多多少少都使用过HashMap，而当你用自定义对象作为key时，很多人会告诉你：你必须要同时实现自定义对象的hashCode、equals方法，否者可能会出问题，于是你就实现了...

可是为什么呢？比如这里有自定义对象Person，构造如下：

public class Person {
    private String name;
    private int age;
    private float height;
}

欲将Person作为HashMap的key，放入哈希表中存储信息。我们来探讨一下，为什么要同时实现hashCode、equals方法吧~

Person p1 = new Person("ciusyan", 21, 1.8f);
Person p2 = new Person("ciusyan", 21, 1.8f);
Map<Person, String> map = new HashMap<>();
map.put(p1, "Ciusyan");
map.put(p2, "Zhiyan");

首先要明确：

  • hashCode方法用于计算出对象的哈希值
  • equlas方法用于比较两个对象是否相等

二、hashCode、equals方法都未实现

倘若你了解哈希表的基本构造，可以画出一个草图：

我们并没有实现hashCode、equals方法，为什么还能放入哈希表中呢？

  • 因为jdk会有默认实现

在默认的实现中：

  • 利用hashCode方法计算出的哈希值是不同的
  • 利用equals方法比较，p1和p2不是一个对象
  • 所以放入哈希表中的大致结构如上图所示：
    • 可能会被放入两个桶（不同哈希值计算出的索引不一样）
    • 也可能会被放入一个桶（不同哈希值也可能会计算出相同的索引），又因为是不同对象，所以会被串起来

三、只实现hashCode方法

如果我们实现了hashCode方法，会有什么不同呢？

    @Override
	public int hashCode() {
        int hash = Integer.hashCode(age);
        hash = hash * 31 + Float.hashCode(height);
        hash = hash * 31 + (name == null ? 0 : name.hashCode());
        return hash;
    }

如上实现，既满足了尽量用的所有信息，也使计算的值尽量唯一了

如果是现在，我们再来画一幅草图：

现在只实现了hashCode方法：

  • 利用hashCode方法计算出的哈希值是相同的
  • equals方法是默认实现，p1和p2不是一个对象
  • 所以放入哈希表中的大致结构如上图所示：
    • 只会被放入一个桶（相同的哈希值计算出的索引相同），又因为是不同对象，所以会被串起来

四、只实现equals方法

如果我们实现了equals方法，会有什么不同呢？

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || o.getClass() != getClass()) return false;
        Person p = (Person) o;
        return p.age == age && p.height == height && (Objects.equals(name, p.name));
    }

如上实现，如果两个对象的age、name、height都相等，那么可以认为是同一个对象

如果是现在：

现在只实现了equals方法：

  • hashCode方法是默认实现，计算出的哈希值是不同的
  • 利用equals方法比较，p1和p2是同一个对象
  • 所以放入哈希表中的大致结构如上图所示：
    • 可能会被放入两个桶（计算出的索引不一样）
    • 也可能会被放入一个桶（不同哈希值也可能会计算出相同的索引），又因为是同一对象，所以p2的键和值会覆盖掉p1的

五、hashCode、equals方法都实现

倘若我们用上面的实现方式，将hashCode和equals方法都实现了

来看看最终的结构：

现在hashCode、equals方法都实现了：

  • 利用hashCode方法计算出的哈希值是相同的
  • 利用equals方法比较，p1和p2是同一个对象

所以放入哈希表中的大致结构如上图所示：

  • 只会被放入一个桶中（相同的哈希值计算出的索引相同），又因为是同一对象，所以p2的键和值会覆盖掉p1

六、总结

如果你想要用自定义对象作为HashMap的key，为什么hashCode、equals方法都要实现？

相信你看完了四种情况，应该能说出个balabala...

那我们一起来balabala一下吧~

  • 先利用hashCode方法计算出哈希值：
    • 如果哈希值相同，在哈希表中计算出的索引肯定相同，会被放入一个桶中。这时候用equals方法查看是否是相同的对象。
      • 如果是，用新的键和值覆盖掉旧的；
      • 如果不是就用链地址法将对象串起来
    • 如果哈希值不同，在哈希表中计算的索引也可能相同，也就是可能会被放入一个桶，也可能会被放入两个桶。
      • 如果被放入一个桶中，同上一样，检查equlas方法；
      • 如果放入两个桶中，则不需要查看是否equals

一般的开发需求会是第四种，想要用p1和p2作为key存储数据，会认为它们是同一个对象，它们是同一个key，也就只会存储一份数据。所以如果不同时实现hashCode、equals方法，会有图中的种种问题。

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