为什么要重写hashCode()方法和equals()方法以及如何进行重写

时间：2020-12-10 16:47:57

一、前言

本篇文章主要探讨的问题有三个：

1、首先我们为什么需要重写hashCode()方法和equals()方法？
2、在什么情况下需要重写hashCode()方法和equals()方法？
3、如何重写这两个方法？

二、为什么需要重写hashCode()方法和equals()方法

首先，为什么要重写equals()方法。我们在定义类时，我们经常会希望两个不同对象的某些属性值相同时就认为他们相同，所以我们要重写equals()方法，按照原则，我们重写了equals()方法，也要重写hashCode()方法。

Java中的超类Object类中定义的equals()方法是用来比较两个引用所指向的对象的内存地址是否一致，Object类中equals()方法的源码：

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

Object类中hashCode()方法的源码：

public native int hashCode();

Object类中的hashCode()方法，用的是native关键字修饰，说明这个方法是个原生函数，也就说这个方法的实现不是用java语言实现的，是使用c/c++实现的，并且被编译成了DLL，由java去调用，jdk源码中不包含。对于不同的平台它们是不同的，java在不同的操作系统中调用不同的native方法实现对操作系统的访问，因为java语言不能直接访问操作系统底层，因为它没有指针。

（1）这种方法调用的过程：

1、在java中申明native方法，然后编译；
2、用javah产生一个 .h 文件；
3、写一个 .cpp文件实现native导出方法，其中需要包含第二步产生的.h文件(其中又包含了jdk带的jni.h文件)；
4、将.cpp文件编译成动态链接库文件；
5、在java中用System.loadLibrary()文件加载第四步产生的动态链接库文件，然后这个navite方法就可被访问了
Java的API文档对hashCode()方法做了详细的说明，这也是我们重写hashCode()方法时的原则【Object类】；

（2）重点要注意的是：

a. 在java应用程序运行时，无论何时多次调用同一个对象时的hashCode()方法，这个对象的hashCode()方法的返回值必须是相同的一个int值；

b. 如果两个对象equals()返回值为true，则他们的hashCode()也必须返回相同的int值；

c. 如果两个对象equals()返回值为false，则他们的hashCode()返回值也必须不同；

现在，我们到这里可以看出，我们重写了equals()方法也要重写hashCode()方法，这是因为要保证上面所述的b,c原则；所以java中的很多类都重写了这两个方法，例如String类，包装类等。

三、在什么情况下需要重写hashCode()方法和equals()方法

当我们自定义的一个类，想要把它的实例保存在集合中时，我们就需要重写这两个方法；集合(Collection)有两个类，一个是List，一个是Set。

List:集合中的元素是有序的，可以重复的；
Set:无序，不可重复的；

（1）以HashSet来举例：

HashSet存放元素时，根据元素的hashCode方法计算出该对象的哈希码，快速找到要存储的位置，然后进行比较，

比较过程如下：

  • 如果该对象哈希码与集合已存在对象的哈希码不一致，则该对象没有与其他对象重复，添加到集合中！
  • 如果存在于该对象相同的哈希码，那么通过equals方法判断两个哈希码相同的对象是否为同一对象（判断的标准是：属性是否相同）
    • 相同对象，不添加。
    • 不同对象，添加。

注意：如果返回值为false，则这个时候会以链表的形式在同一个位置上存放两个元素，这会使得HashSet的性能降低，因为不能快速定位了。示意图如下：

为什么要重写hashCode()方法和equals()方法以及如何进行重写

还有一种情况就是两个对象的hashCode()返回值不同，但是equals()返回true，这个时候HashSet会把这两个对象都存进去，这就和Set集合不重复的规则相悖了；所以，我们重写了equals()方法时，要按照b，c规则重写hashCode()方法！

四、如何重写这两个方法

如果你决定要重写equals()方法，那么你一定还要明确这么做所带来的风险，并确保自己能写出一个健壮的equals()方法。

一定要注意的一点是，在重写equals()后，一定要重写hashCode()方法。

（1）我们先看看 JavaSE 8 Specification中对equals()方法的说明：

The equals method implements an equivalence relation on non-null object references:

  • It is reflexive: for any non-null reference value x, x.equals(x) should return true.

  • It is symmetric: for any non-null reference values x and y, x.equals(y) should return true if and only if y.equals(x) returns true.

  • It is transitive: for any non-null reference values x, y, and z, if x.equals(y) returns true and y.equals(z) returns true, then x.equals(z) should return true.

  • It is consistent: for any non-null reference values x and y, multiple invocations of x.equals(y) consistently return true or consistently return false, provided no information used in equals comparisons on the objects is modified.

  • For any non-null reference value x, x.equals(null) should return false.

The equals method for class Object implements the most discriminating possible equivalence relation on objects; that is, for any non-null reference values x and y, this method returns true if and only if x and y refer to the same object (x == y has the value true).

这段话用了很多离散数学中的术数．简单说明一下：

  1. 自反性：A.equals(A)要返回true；
  2. 对称性：如果A.equals(B)返回true, 则B.equals(A)也要返回true；
  3. 传递性：如果A.equals(B)为true, B.equals(C)为true, 则A.equals(C)也要为true. 说白了就是 A = B , B = C , 那么A = C；
  4. 一致性：只要A,B对象的状态没有改变，A.equals(B)必须始终返回true；
  5. A.equals(null) 要返回false；

（2）简单步骤：

为了说明方便，我们先定义一个程序员类(Coder):

class Coder {  
private String name;  
private int age;  

// getters and setters 
}

我们想要的是，如果２个程序员对象的name和age都是相同的，那么我们就认为这两个程序员是一个人。这时候我们就要重写其equals()方法。因为默认的equals()实际是判断两个引用是否指向内在中的同一个对象，相当于 == 。　重写时要遵循以下三步：

1、判断是否等于自身：

if(other == this){
return true;  
}

2、 使用instanceof运算符判断 other 是否为Coder类型的对象：

if(!(other instanceof Coder))  {
return false;  
}

3、比较Coder类中你自定义的数据域，name和age，一个都不能少：

Coder o = (Coder)other;  
return o.name.equals(name) && o.age == age;

看到这有人可能会问，第3步中有一个强制转换，如果有人将一个Integer类的对象传到了这个equals中，那么会不会扔ClassCastException呢？这个担心其实是多余的．因为我们在第二步中已经进行了instanceof 的判断，如果other是非Coder对象，甚至other是个null, 那么在这一步中都会直接返回false, 从而后面的代码得不到执行的机会。

上面的三步也是＜Effective Java＞中推荐的步骤，基本可保证万无一失。

我们在大学计算机数据结构课程中都已经学过哈希表(hash table)了，hashCode()方法就是为哈希表服务的。

当我们在使用形如HashMap, HashSet这样前面以Hash开头的集合类时，hashCode()就会被隐式调用以来创建哈希映射关系。

＜Effective Java＞中给出了一个能最大程度上避免哈希冲突的写法，但我个人认为对于一般的应用来说没有必要搞的这么麻烦．如果你的应用中HashSet中需要存放上万上百万个对象时，那你应该严格遵循书中给定的方法．如果是写一个中小型的应用，那么下面的原则就已经足够使用了：

要保证Coder对象中所有的成员都能在hashCode中得到体现．

@Override  
public int hashCode() {  
    int result = 17;  
result = result * 31 + name.hashCode();  
result = result * 31 + age;  

 return result;  
}

其中int result = 17你也可以改成20, 50等等都可以．看到这里我突然有些好奇，想看一下String类中的hashCode()方法是如何实现的．查文档知：

“Returns a hash code for this string. The hash code for a String object is computed as

s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]

using int arithmetic, where s[i] is the ith character of the string, n is the length of the string, and ^ indicates exponentiation. (The hash value of the empty string is zero.)”

对每个字符的ASCII码计算n - 1次方然后再进行加和，可见Sun对hashCode的实现是很严谨的. 这样能最大程度避免２个不同的String会出现相同的hashCode的情况．

参考文章：

1、http://blog.csdn.net/jing_bufferfly/article/details/50868266
2、http://blog.csdn.net/neosmith/article/details/17068365
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