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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