如何重写hashcode和equals方法

2022-11-13 10:11:50 hashcode 方法重写

如何重写hashcode和equals方法

我们都知道，要比较两个对象是否相等时需要调用对象的equals()方法，即判断对象引用所指向的对象地址是否相等，对象地址相等时，那么与对象相关的对象句柄、对象头、对象实例数据、对象类型数据等也是完全一致的，所以我们可以通过比较对象的地址来判断是否相等。

Object源码理解

对象在不重写的情况下使用的是Object的equals方法和hashcode方法，从Object类的源码我们知道，默认的equals 判断的是两个对象的引用指向的是不是同一个对象；而hashcode也是根据对象地址生成一个整数数值；

另外我们可以看到Object的hashcode()方法的修饰符为native,表明该方法是否操作系统实现，java调用操作系统底层代码获取哈希值。

public class Object { 
public native int hashCode(); 
    
    public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }
}

需要重写equals()的场景

假设现在有很多学生对象，默认情况下，要判断多个学生对象是否相等，需要根据地址判断，若对象地址相等，那么对象的实例数据一定是一样的，但现在我们规定：当学生的姓名、年龄、性别相等时，认为学生对象是相等的，不一定需要对象地址完全相同，例如学生A对象所在地址为100，学生A的个人信息为（姓名：A,性别:女，年龄：18，住址：北京软件路999号，体重：48），学生A对象所在地址为388，学生A的个人信息为（姓名：A,性别:女，年龄：18，住址：广州暴富路888号，体重：55），这时候如果不重写Object的equals方法，那么返回的一定是false不相等，这个时候就需要我们根据自己的需求重写equals()方法了。

package jianlejun.study; 
public class Student {
	private String name;// 姓名
	private String sex;// 性别
	private String age;// 年龄
	private float weight;// 体重
	private String addr;// 地址
	
	// 重写hashcode方法
	@Override
	public int hashCode() {
		int result = name.hashCode();
		result = 17 * result + sex.hashCode();
		result = 17 * result + age.hashCode();
		return result;
	}
 
	// 重写equals方法
	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if(!(obj instanceof Student)) {
       // instanceof 已经处理了obj = null的情况
			return false;
		}
		Student stuObj = (Student) obj;
		// 地址相等
		if (this == stuObj) {
			return true;
		}
		// 如果两个对象姓名、年龄、性别相等，我们认为两个对象相等
		if (stuObj.name.equals(this.name) && stuObj.sex.equals(this.sex) && stuObj.age.equals(this.age)) {
			return true;
		} else {
			return false;
		}
	}
 
	public String getName() {
		return name;
	}
 
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
 
	public String getSex() {
		return sex;
	}
 
	public void setSex(String sex) {
		this.sex = sex;
	}
 
	public String getAge() {
		return age;
	}
 
	public void setAge(String age) {
		this.age = age;
	}
 
	public float getWeight() {
		return weight;
	}
 
	public void setWeight(float weight) {
		this.weight = weight;
	}
 
	public String getAddr() {
		return addr;
	}
 
	public void setAddr(String addr) {
		this.addr = addr;
	}
 
}

现在我们写个例子测试下结果：

public static void main(String[] args) {
   Student s1 =new Student();
   s1.setAddr("1111");
   s1.setAge("20");
   s1.setName("allan");
   s1.setSex("male");
   s1.setWeight(60f);
   Student s2 =new Student();
   s2.setAddr("222");
   s2.setAge("20");
   s2.setName("allan");
   s2.setSex("male");
   s2.setWeight(70f);
   if(s1.equals(s2)) {
       System.out.println("s1==s2");
   }else {
       System.out.println("s1 != s2");
   }
}

在重写了student的equals方法后，这里会输出s1 == s2,实现了我们的需求，如果没有重写equals方法，那么上段代码必定输出s1!=s2。

通过上面的例子，你是不是会想，不是说要同时重写Object的equals方法和hashcode方法吗？那上面的例子怎么才只用到equals方法呢，hashcode方法没有体现出来，不要着急，我们往下看。

需要重写hashcode()的场景

以上面例子为基础，即student1和student2在重写equals方法后被认为是相等的。

在两个对象equals的情况下进行把他们分别放入Map和Set中

在上面的代码基础上追加如下代码：

Set set = new HashSet();
	set.add(s1);
	set.add(s2);
	System.out.println(set);

如果没有重写Object的hashcode()方法（即去掉上面student类中hashcode方法块），这里会输出

[jianlejun.study.Student@7852e922, jianlejun.study.Student@4e25154f]

说明该Set容器类有2个元素。.........等等，为什么会有2个元素？？？？刚才经过测试，s1不是已经等于s2了吗，那按照Set容器的特性会有一个去重操作，那为什么现在会有2个元素。这就涉及到Set的底层实现问题了，这里简单介绍下就是HashSet的底层是通过HashMap实现的，最终比较set容器内元素是否相等是通过比较对象的hashcode来判断的。现在你可以试试吧刚才注释掉的hashcode方法弄回去，然后重新运行，看是不是很神奇的就只输出一个元素了

@Override
	public int hashCode() {
		int result = name.hashCode();
		result = 17 * result + sex.hashCode();
		result = 17 * result + age.hashCode();
		return result;
	}

或许你会有一个疑问？hashcode里的代码该怎么理解？该如何写？其实有个相对固定的写法，先整理出你判断对象相等的属性，然后取一个尽可能小的正整数(尽可能小时怕最终得到的结果超出了整型int的取数范围)，这里我取了17，（好像在jdk源码中哪里看过用的是17），然后计算17*属性的hashcode+其他属性的hashcode，重复步骤。

重写hashcode方法后输出的结果为：

[jianlejun.study.Student@43c2ce69]

同理，可以测试下放入HashMap中，key为<s1,s1>，<s2,s2>,Map也把两个同样的对象当成了不同的Key（Map的Key是不允许重复的，相同Key会覆盖)那么没有重写的情况下map中也会有2个元素，重写的情况会最后put进的元素会覆盖前面的value

Map m = new HashMap();
	m.put(s1, s1);
	m.put(s2, s2);
	System.out.println(m);
	System.out.println(((Student)m.get(s1)).getAddr());
 
输出结果：
{jianlejun.study.Student@43c2ce69=jianlejun.study.Student@43c2ce69}
222

可以看到最终输出的地址信息为222，222是s2成员变量addr的值，很明天，s2已经替换了map中key为s1的value值，最终的结果是map<s1,s2>。即key为s1value为s2.

原理分析

因为我们没有重写父类（Object）的hashcode方法,Object的hashcode方法会根据两个对象的地址生成对相应的hashcode；

s1和s2是分别new出来的，那么他们的地址肯定是不一样的，自然hashcode值也会不一样。

Set区别对象是不是唯一的标准是，两个对象hashcode是不是一样，再判定两个对象是否equals;

Map 是先根据Key值的hashcode分配和获取对象保存数组下标的，然后再根据equals区分唯一值（详见下面的map分析）

补充HashMap知识

hashMap组成结构：hashMap是由数组和链表组成；
hashMap的存储：一个对象存储到hashMap中的位置是由其key 的hashcode值决定的;查hashMap查找key: 找key的时候hashMap会先根据key值的hashcode经过取余算法定位其所在数组的位置，再根据key的equals方法匹配相同key值获取对应相应的对象；

案例：

（1）hashmap存储

存值规则：把Key的hashCode 与HashMap的容量取余得出该Key存储在数组所在位置的下标（源码定位Key存储在数组的哪个位置是以hashCode & (HashMap容量-1)算法得出）这里为方便理解使用此方式；

//为了演示方便定义一个容量大小为3的hashMap（其默认为16）

HashMap map=newHashMap(3);

map.put("a",1); 得到key 为“a” 的hashcode 值为97然后根据该值和hashMap 容量取余97%3得到存储位到数组下标为1;

map.put("b",2); 得到key 为“b” 的hashcode 值为98,98%3到存储位到数组下标为2;

map.put("c",3); 得到key 为“c” 的hashcode 值为99，99%3到存储位到数组下标为0;

map.put("d",4); 得到key 为“d” 的hashcode 值为100，100%3到存储位到数组下标为1;

map.put("e",5); 得到key 为“e” 的hashcode 值为101，101%3到存储位到数组下标为2;

map.put("f",6); 得到key 为“f” 的hashcode 值为102，102%3到存储位到数组下标为0;

（2）hashmap的查找key

得到key在数组中的位置：根据上图，当我们获取key 为“a”的对象时，那么我们首先获得 key的hashcode97%3得到存储位到数组下标为1;

匹配得到对应key值对象：得到数组下表为1的数据“a”和“c”对象，然后再根据 key.equals()来匹配获取对应key的数据对象；

hashcode 对于HashMapde:如果没有hashcode 就意味着HashMap存储的时候是没有规律可寻的，那么每当我们map.get()方法的时候，就要把map里面的对象一一拿出来进行equals匹配，这样效率是不是会超级慢；

hashcode方法文档说明

在equals方法没被修改的前提下，多次调用同一对象的hashcode方法返回的值必须是相同的整数；

如果两个对象互相equals，那么这两个对象的hashcode值必须相等；

为不同对象生成不同的hashcode可以提升哈希表的性能；

重写hashCode和equals方法的一些思考

经常能看到重写equals方法就需要重写hashCode方法的说法，这点也很好理解，假如重写equals使得两个对象通过equals判断为真，但是如果hashCode计算出来的值如果不一样，就会发生矛盾，就是明明两个对象是一样的，但是却会被映射到不同位置，这样子的话，hashMap或者hashSet之类的哈希结构就会存储多个相同的对象。

还可以通过一个例子理解

		Map<String,Value> map1 = new HashMap<String,Value>();
        String s1 = new String("key");
        String s2 = new String("key");
        Value value = new Value(2);
        map1.put(s1, value);
        System.out.println("s1.equals(s2):"+s1.equals(s2));
        System.out.println("map1.get(s1):"+map1.get(s1));
        System.out.println("map1.get(s2):"+map1.get(s2));

        Map<Key,Value> map2 = new HashMap<Key,Value>();
        Key k1 = new Key("A");
        Key k2 = new Key("A");
        map2.put(k1, value);
        System.out.println("k1.equals(k2):"+k1.equals(k2));
        System.out.println("map2.get(k1):"+map2.get(k1));
        System.out.println("map2.get(k2):"+map2.get(k2));

Key和Value的类定义如下

static class Key{
        private String k;
        public Key(String key){
            this.k=key;
        }
        //如果不重写hashCode，只重写了equals，会造成相同值被放入不同的桶中
//        @Override
//        public int hashCode() {
//            return k.hashCode();
//        }

        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if(obj instanceof Key){
                Key key=(Key)obj;
                return k.equals(key.k);
            }
            return false;
        }
    }
    
 static class Value{
        private int v;

        public Value(int v){
            this.v=v;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "类Value的值－－>"+v;
        }
    }

输出结果如下

可以看出，如果重写了equals但不重写hashCode的话，会出现相同的对象会被map判断成不同对象，导致可以重复插入多个相同对象。

除此之外，还会思考如果重写hashCode但不重写equals方法的情况下，又会造成什么问题，因此用以下例子说明

		Map<Integer, Integer> map3 =new HashMap();
        while (true){
            boolean flag = false;
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                if(!map3.containsKey(i)){
                    map3.put(i, i);
                    flag = true;
                }
            }
            if (flag == false) {
                break;
            }
            System.out.println("map3的容量" + map3.size());
        }

        Map<Key2, Integer> map4 =new HashMap();
        while (true){
            boolean flag = false;
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                if(!map4.containsKey(new Key2(i))){
                    map4.put(new Key2(i), i);
                    flag = true;
                }
            }
            if (flag == false) {
                break;
            }
            System.out.println("map4的容量" + map4.size());
        }

Key2的类定义如下

    static class Key2{
        Integer id;

        Key2(Integer id) {
            this.id = id;
        }

        @Override
        public int hashCode() {
            return id.hashCode();
        }
        //不重写equals就会导致一直认为没有相同的值，就会一直插入。
//        @Override
//        public boolean equals(Object obj) {
//            if(obj instanceof Key2){
//                Key2 key2 =(Key2)obj;
//                return id.equals(key2.id);
//            }
//            return false;
//        }
    }

结果如下

从图中结果可以看出，map4一直在添加数据，说明map一直认为没有相同的key对象，因此对于同一个i，不重写的equals永远不会判断相同，所以会一直插入。因此hashCode和equals必须全部重写，任何一个不重写都会发生错误。

到这里也还会思考，String和Integer的和hashCode和equals是怎么计算的

Integer的hashCode计算如下

可以看出是直接返回原始值

String的hashCode计算如下

可以由注释看出来，计算的结果就是s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]，就比如字符串“abc”，a的ascll码是97，b是98，c是99，因此该字符串的hashCode值就是（97 *31 + 98）*31 + 99，这里引出一点思考：为什么用31呢？，查阅资料得知因为31是一个质数，可以使得减少哈希算法的冲突概率，同时31的二进制数是11111，因此31 *i就等于（i << 5） - i，可以优化运算。

Integer的equals计算如下

就是说明，只需要使用instanceof判断传入对象是否是Integer的实例或者子类，是就强转成Integer类，然后判断值是否相等

String的equals计算如下

这里首先用“==”比较了equals两边对象，如果一样直接返回true，然后就是用instanceof判断是否是String实例或者子类，如果是就强转，然后再根据数组长度判断是否相同，如果相同就遍历数组每个元素，都相同就返回true，其他情况都返回false。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。

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