Java中 equals 重写时为什么一定也要重写 hashCode

2022-11-13 07:11:39 java 重写 也要

前言：

equals 方法和 hashCode 方法是 Object 类中的两个基础方法，它们共同协作来判断两个对象是否相等。为什么要这样设计嘞？原因就出在“性能” 2 字上。

使用过 HashMap 我们就知道，通过 hash 计算之后，我们就可以直接定位出某个值存储的位置了，那么试想一下，如果你现在要查询某个值是否在集合中？如果不通过 hash 方式直接定位元素（的存储位置），那么就只能按照集合的前后顺序，一个一个的询问比对了，而这种依次比对的效率明显低于 hash 定位的方式。这就是 hash 以及 hashCode 存在的价值。 

当我们对比两个对象是否相等时，我们就可以先使用 hashCode 进行比较，如果比较的结果是 true，那么就可以使用 equals 再次确认两个对象是否相等，如果比较的结果是 true，那么这两个对象就是相等的，否则其他情况就认为两个对象不相等。这样就大大的提升了对象比较的效率，这也是为什么 Java 设计使用 hashCode 和 equals 协同的方式，来确认两个对象是否相等的原因。

那为什么不直接使用 hashCode 就确定两个对象是否相等呢？

这是因为不同对象的 hashCode 可能相同；但 hashCode 不同的对象一定不相等，所以使用 hashCode 可以起到快速初次判断对象是否相等的作用。

但即使知道了以上基础知识，依然解决不了本篇的问题，也就是：重写 equals 时为什么一定要重写 hashCode？要想了解这个问题的根本原因，我们还得先从这两个方法开始说起。

1.equals 方法

Object 类中的 equals 方法用于检测一个对象是否等于另外一个对象。在 Object 类中，这个方法将判断两个对象是否具有相同的引用。如果两个对象具有相同的引用，它们一定是相等的。

equals 方法的实现源码如下：

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

通过上述源码和 equals 的定义我们可以看出，在大多数情况来说，equals 的判断是没有什么意义的！例如，使用 Object 中的 equals 比较两个自定义的对象是否相等，这就完全没有意义（因为无论对象是否相等，结果都是 false）。

通过以下示例，就可以说明这个问题：

public class EqualsMyClassExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person u1 = new Person();
        u1.setName("Java");
        u1.setAge(18);
        Person u2 = new Person();
        u1.setName("Java");
        u1.setAge(18);
        // 打印 equals 结果
        System.out.println("equals 结果：" + u1.equals(u2));
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

以上程序的执行结果，如下图所示： 

 因此通常情况下，我们要判断两个对象是否相等，一定要重写 equals 方法，这就是为什么要重写 equals 方法的原因。

2.hashCode 方法

hashCode 翻译为中文是散列码，它是由对象推导出的一个整型值，并且这个值为任意整数，包括正数或负数。

需要注意的是：散列码是没有规律的。如果 x 和 y 是两个不同的对象，x.hashCode() 与 y.hashCode() 基本上不会相同；但如果 a 和 b 相等，则 a.hashCode() 一定等于 b.hashCode()。

hashCode 在 Object 中的源码如下：

public native int hashCode();

从上述源码可以看到，Object 中的 hashCode 调用了一个（native）本地方法，返回了一个 int 类型的整数，当然，这个整数可能是正数也可能是负数。

2.1 hashCode 使用

相等的值 hashCode 一定相同的示例：

public class HashCodeExample {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "Hello";
        String s2 = "Hello";
        String s3 = "Java";
        System.out.println("s1 hashCode:" + s1.hashCode());
        System.out.println("s2 hashCode:" + s2.hashCode());
        System.out.println("s3 hashCode:" + s3.hashCode());
    }
}

以上程序的执行结果，如下图所示： 

不同的值 hashCode 也有可能相同的示例：

public class HashCodeExample {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "Aa";
        String s2 = "BB";
        System.out.println("s1 hashCode:" + s1.hashCode());
        System.out.println("s2 hashCode:" + s2.hashCode());
    }
}

以上程序的执行结果，如下图所示： 

3.为什么要一起重写？

接下来回到本文的主题，重写 equals 为什么一定要重写 hashCode？

为了解释这个问题，我们需要从下面的这个例子入手。

3.1 Set 正常使用

Set 集合是用来保存不同对象的，相同的对象就会被 Set 合并，最终留下一份独一无二的数据。

它的正常用法如下：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
public class HashCodeExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet();
        set.add("Java");
        set.add("Java");
        set.add("Mysql");
        set.add("mysql");
        set.add("Redis");
        System.out.println("Set 集合长度:" + set.size());
        System.out.println();
        // 打印 Set 中的所有元素
        set.forEach(d -> System.out.println(d));
    }
}

以上程序的执行结果，如下图所示： 

 从上述结果可以看出，重复的数据已经被 Set 集合“合并”了，这也是 Set 集合最大的特点：去重。

3.2 Set 集合的“异常”

然而，如果我们在 Set 集合中存储的是，只重写了 equals 方法的自定义对象时，有趣的事情就发生了，

如下代码所示：

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;
public class EqualsExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 对象 1
        Persion p1 = new Persion();
        p1.setName("Java");
        p1.setAge(18);
		// 对象 2
        Persion p2 = new Persion();
        p2.setName("Java");
        p2.setAge(18);
		// 创建 Set 集合
        Set<Persion> set = new HashSet<Persion>();
        set.add(p1);
        set.add(p2);
		// 打印 Set 中的所有数据
        set.forEach(p -> {
            System.out.println(p);
        });
    }
}
class Persion {
    private String name;
    private int age;

    // 只重写了 equals 方法
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true; // 引用相等返回 true
        // 如果等于 null，或者对象类型不同返回 false
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        // 强转为自定义 Persion 类型
        Persion persion = (Persion) o;
        // 如果 age 和 name 都相等，就返回 true
        return age == persion.age &&
                Objects.equals(name, persion.name);
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
     @Override
    public String toString() {
        return "Persion{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

以上程序的执行结果，如下图所示： 

 从上述代码和上述图片可以看出，即使两个对象是相等的，Set 集合竟然没有将二者进行去重与合并。这就是重写了 equals 方法，但没有重写 hashCode 方法的问题所在。

3.3 解决“异常”

为了解决上面的问题，我们尝试在重写 equals 方法时，把 hashCode 方法也一起重写了，

实现代码如下：

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;
public class EqualsToListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 对象 1
        Persion p1 = new Persion();
        p1.setName("Java");
        p1.setAge(18);
		// 对象 2
        Persion p2 = new Persion();
        p2.setName("Java");
        p2.setAge(18);
		// 创建 Set 对象
        Set<Persion> set = new HashSet<Persion>();
        set.add(p1);
        set.add(p2);
		// 打印 Set 中的所有数据
        set.forEach(p -> {
            System.out.println(p);
        });
    }
}
class Persion {
    private String name;
    private int age;

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true; // 引用相等返回 true
        // 如果等于 null，或者对象类型不同返回 false
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        // 强转为自定义 Persion 类型
        Persion persion = (Persion) o;
        // 如果 age 和 name 都相等，就返回 true
        return age == persion.age &&
                Objects.equals(name, persion.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        // 对比 name 和 age 是否相等
        return Objects.hash(name, age);
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Persion{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

以上程序的执行结果，如下图所示： 

通过上述结果可以看出，当我们一起重写了两个方法之后，奇迹的事情又发生了，Set 集合又恢复正常了，这是为什么呢？

3.4 原因分析

出现以上问题的原因是，如果只重写了 equals 方法，那么默认情况下，Set 进行去重操作时，会先判断两个对象的 hashCode 是否相同，此时因为没有重写 hashCode 方法，所以会直接执行 Object 中的 hashCode 方法，而 Object 中的 hashCode 方法对比的是两个不同引用地址的对象，所以结果是 false，那么 equals 方法就不用执行了，直接返回的结果就是 false：两个对象不是相等的，于是就在 Set 集合中插入了两个相同的对象。​

但是，如果在重写 equals 方法时，也重写了 hashCode 方法，那么在执行判断时会去执行重写的 hashCode 方法，此时对比的是两个对象的所有属性的 hashCode 是否相同，于是调用 hashCode 返回的结果就是 true，再去调用 equals 方法，发现两个对象确实是相等的，于是就返回 true 了，因此 Set 集合就不会存储两个一模一样的数据了，于是整个程序的执行就正常了。

总结

hashCode 和 equals 两个方法是用来协同判断两个对象是否相等的，采用这种方式的原因是可以提高程序插入和查询的速度，如果在重写 equals 时，不重写 hashCode，就会导致在某些场景下，例如将两个相等的自定义对象存储在 Set 集合时，就会出现程序执行的异常，为了保证程序的正常执行，所以我们就需要在重写 equals 时，也一并重写 hashCode 方法才行。

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