正文

浅谈为什么重写equals()就要重写hashCode()

︶ㄣ米米素材网 メ
米米素材网V管理员 / 阅读
0705

困扰我很久的问题,一直不明白为什么重写equals()方法的时候要重写hashCode()方法，这次总算弄明白了，作此分享，感兴趣的可以了解一下

一、hashCode()方法

hashCode() 方法：
(1) 作用：用于判断两个对象是否相等；
(2) 实现：通过获取到的哈希码来确定该对象在哈希表中的索引位置，哈希码也称散列码，实际上就是返回一个int整数；
(3) Object类：hashCode() 定义在JDK的Object.java中，这就意味着Java中的任何类都包含有hashCode() 函数，并且通过调用hashCode()方法获取对象的hash值。

举个例子

?
1
2
3
4
5
6
public class DemoTest {​
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        System.out.println(obj.hashCode());
    }
}

这段代码中，obj引用就是通过调用hashCode()方法来获取对象的hash值。

二、equals()方法

equals()方法：
(1) 作用：用于判断两个对象是否相等；
(2) 实现：如果对象重写了equals()方法，重写的比较逻辑一般是比较两个对象的内容是否相等；如果没有重写，那就是比较两个对象的地址是否相同，等价于“==”；
(3) Object类：equals()定义在JDK的Object.java中，这就意味着Java中的任何类都包含有equals()函数，并且通过调用equals()方法比较两个引用相等，引用复制就相等，浅复制和深复制都不相等。

举个例子

?
1
2
3
4
5
6
public class DemoTest {​
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        System.out.println(obj.equals(obj));
    }
}

这段代码中，obj引用就是通过调用equals()方法来比较对象引用的。

三、hashCode() 与 equals()

接下面，我们讨论另外一个话题——hashCode() 和 equals() 这两个方法有什么关系？为什么重写equals就要重写hashcode?

3.1 不会创建“类对应的散列表”的情况

不会创建“类对应的散列表”的情况下，
(1) hashCode()：hashCode()除了打印引用所指向的对象地址看一看，没有任何调用，重写hashCode()逻辑也没有用，反正没有调用；
(2) equals()：equals()用来比较，可以自定义比较逻辑；
(3) 关系：hashCode()和equals()是两个独立方法，没有任何关系，所以不存在重写equals()要重写hashCode()。

这里所说的“不会创建类对应的散列表”是说：我们不会在HashSet, HashTable, HashMap等这些本质是散列表的数据结构中使用该类作为泛型。在这种情况下，该类的“hashCode() 和 equals() ”没有半毛钱关系。

小结：当我们不在HashSet, HashTable, HashMap等等这些本质是散列表的数据结构中用到这个类，此时，equals() 用来比较该类的两个对象是否相等，而hashCode() 则根本没有任何作用，所以，不用理会hashCode()。

举个例子

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
class Main2cumtomzieEquals {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        Person p3 = new Person("aaa", 200);
        System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)\n", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
        System.out.printf("p1.equals(p3) : %s; p1(%d) p3(%d)\n", p1.equals(p3), p1.hashCode(), p3.hashCode());
    }
 
    private static class Person {
        private String name;
        private int age;
 
        public Person(String name, int age) {
            super();
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        
        /**
         * 重写equals方法
         */
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if (obj == null) {
                return false;
            }
 
            // 如果是同一个对象返回true，反之返回false
            if (this == obj) {
                return true;   // 引用相同，返回为true
            }
            
            // 判断是否类型相同
            if (this.getClass() != obj.getClass()) {
                return false;   // getClass() 不相同，为false
            }
            Person person = (Person) obj;  // 引用赋值
            return name.equals(person.name) && age == person.age;   // name引用相同 && age引用相同
        }
    }
}

运行结果：

p1.equals(p2) : true; p1(2133927002) p2(1836019240)
p1.equals(p3) : false; p1(2133927002) p3(1625635731)

这段程序证明：对于当我们不在HashSet, HashTable, HashMap等等这些本质是散列表的数据结构中用到这个类作为泛型，此时，这个类的hashCode() 和 equals()没有任何关系，在p1和p2使用equals()比较相等的情况下，hashCode()也不一定相等。

小结：不会创建“类对应的散列表”的情况下，
对于hashCode()：默认hashCode()仅仅返回一个int型哈希值，但是这个返回的哈希值没卵用；
对于equals()：默认的equals)比较两个引用是否相等，而我们自己重写的equals用来比较两类的属性是否相等，因为引用赋值，所有最后两个属性int string一定是一样的

?
1
2
Person person = (Person) obj; // 引用赋值
return name.equals(person.name) && age == person.age; // name引用相同 && age引用相同

3.2 会创建“类对应的散列表”的情况

不会创建“类对应的散列表”的情况下，该类的“hashCode() 和 equals() ”是有关系的:

(1) 如果两个对象相等，那么它们的hashCode()值一定相同。这里的“对象相等”是指通过equals()比较两个对象时返回true。

(2) 如果两个对象hashCode()相等，它们的equals()不一定相等。因为在散列表中，hashCode()相等，即两个键值对的哈希值相等，然而哈希值相等，并不一定能得出键值对相等，此时就出现所谓的哈希冲突场景。

这里所说的“会创建类对应的散列表”是说：我们会在HashSet, HashTable, HashMap等等这些本质是散列表的数据结构中用到该类。

3.2.1 Set无法去重问题

自定义类作为HashSet的泛型，自定义类重写equals()不重写hashCode()，equals()的return true的范围比hashCode() return 哈希值范围大，导致HashSet中中出现重复元素，举个例子，如下：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
import java.util.HashSet;
 
class Main3cumtomizeEquals {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        Person p3 = new Person("aaa", 200);
        // 新建HashSet对象
        HashSet<Person> set = new HashSet<>();
        set.add(p1);
        set.add(p2);
        set.add(p3);
        // 比较p1 和 p2， 并打印它们的hashCode()
        System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)\n", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
        // 打印set
        System.out.printf("set:%s\n", set);
    }
 
    private static class Person {
        private String name;
        private int age;
 
        public Person(String name, int age) {
            super();
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
 
        /**
         * 重写equals方法,当其 name引用相同 && age引用相同 的时候就认为它相同，
         */
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if (obj == null) {
                return false;
            }
 
            // 如果是同一个对象返回true，反之返回false
            if (this == obj) {
                return true;   // 引用相同，返回为true
            }
            
            // 判断是否类型相同
            if (this.getClass() != obj.getClass()) {
                return false;   // getClass() 不相同，为false
            }
            Person person = (Person) obj;  // 引用赋值
            return name.equals(person.name) && age == person.age;   // name引用相同 && age引用相同
        }
    }
}

运行结果：

p1.equals(p2) : true; p1(2133927002) p2(1836019240)
set:[package1.Main3cumtomizeEquals$Person@6d6f6e28, package1.Main3cumtomizeEquals$Person@7f31245a, package1.Main3cumtomizeEquals$Person@135fbaa4]

结果分析：

问题：上面的程序中，重写了Person的equals()，但是，HashSet中仍然有重复元素：p1 和 p2。为什么会出现这种情况呢？

回答：因为虽然p1 和 p2的内容相等，但是它们的hashCode()不等，所以，HashSet在添加p1和p2的时候，认为它们不相等，从而导致存储HashSet存储重复元素。

3.2.2 哈希冲突问题

自定义类作为HashSet的泛型，自定义类重写equals()并重写hashCode()，hashCode() return 哈希值范围比equals() return true范围大，造成哈希冲突，举个例子，如下：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
import java.util.HashSet;
 
class Main4cumtomizeEqualsAndhashcode {
 
    public static void main(String[] args) {
        // 新建Person对象
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        Person p3 = new Person("aaa", 200);
        Person p4 = new Person("EEE", 100);
        // 新建HashSet对象
        HashSet<Person> set = new HashSet<>();
        set.add(p1);
        set.add(p2);
        set.add(p3);
        set.add(p4);
        // 比较p1 和 p2， 并打印它们的hashCode()
        System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)\n", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
        // 比较p1 和 p4， 并打印它们的hashCode()
        System.out.printf("p1.equals(p4) : %s; p1(%d) p4(%d)\n", p1.equals(p4), p1.hashCode(), p4.hashCode());
        // 打印set
        System.out.printf("set:%s\n", set);
    }
 
 
    private static class Person {
        private String name;
        private int age;
 
        public Person(String name, int age) {
            super();
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        
        /**
         * 重写equals方法,当其 name引用相同 && age引用相同 的时候就认为它相同
         */
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if (obj == null) {
                return false;
            }
 
            // 如果是同一个对象返回true，反之返回false
            if (this == obj) {
                return true;   // 引用相同，返回为true
            }
            
            // 判断是否类型相同
            if (this.getClass() != obj.getClass()) {
                return false;   // getClass() 不相同，为false
            }
            Person person = (Person) obj;  // 引用赋值
            return name.equals(person.name) && age == person.age;   // name引用相同 && age引用相同
        }
        
        /**
         * 重写hashCode方法,逻辑为  name的哈希值^age
         */
        @Override
        public int hashCode() {
            // 68517 ^ 100 = 68545
            // 64545 ^ 200 =68545
            // 68517 ^ 100 =68545
            int nameHash = name.toUpperCase().hashCode();
            return nameHash ^ age;   //  ^  异或运算，相同为0，不同为1
        }
    }
}

运行结果：

p1.equals(p2) : true; p1(68545) p2(68545)   //
p1.equals(p4) : false; p1(68545) p4(68545)   //  hashcode相等，equals不相等，这样还是不好
set:[package1.Main4cumtomizeEqualsAndhashcode$Person@10bc1, package1.Main4cumtomizeEqualsAndhashcode$Person@10bc1, package1.Main4cumtomizeEqualsAndhashcode$Person@fce9]

结果分析：上面程序中，重写hashCode()的同时重写了equals()，equals()生效了，HashSet中没有重复元素。

因为在HashSet比较p1和p2时，HashSet会发现，它们的hashCode()相等，通过equals()比较它们也返回true，所以，HashSet将p1和p2被视为相等，不会存储多份。 同样地，在比较p1和p4时，HashSet发现：虽然它们的hashCode()相等，但是通过equals()比较它们返回false，所以，HashSet将p1和p4被视为不相等，p1和p4各存储一份。

3.2.3 equals()和hashCode()完全对应

上面代码好的修改方法（让equals和hashcode完全对应）：

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
/**
 * 重写equals方法,当其 name引用相同 && age引用相同 的时候就认为它相同，
 */
@Override
public boolean equals(Object obj) {
    if (obj == null) {
        return false;
    }
 
    // 如果是同一个对象返回true，反之返回false
    if (this == obj) {
        return true;   // 引用相同，返回为true
    }
 
    // 判断是否类型相同
    if (this.getClass() != obj.getClass()) {
        return false;   // getClass() 不相同，为false
    }
    Person person = (Person) obj;  // 引用赋值
    return name.equals(person.name) && age == person.age;   // name引用相同 && age引用相同
}
 
/**
 * 重写hashCode方法,逻辑为  name的哈希值^age
 */
@Override
public int hashCode() {
    int nameHash = name.hashCode();
    return nameHash ^ age;   //  ^  异或运算，相同为0，不同为1
}

最后返回

p1.equals(p2) : true; p1(68545) p2(68545)   //  hashcode相等，equals相等
p1.equals(p4) : false; p1(68545) p4(68548)   //  hashcode不相等，equals不相等
set:[package1.Main4cumtomizeEqualsAndhashcode$Person@10bc1, package1.Main4cumtomizeEqualsAndhashcode$Person@10bc1, package1.Main4cumtomizeEqualsAndhashcode$Person@fce9]

3.2.4 进一步解释为什么重写equals()就要重写hashCode()

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
/**
 * HashSet部分
 */
public boolean add (E e){
    return map.put(e, PRESENT) == null;
}​​
 
/**
 * map.put方法部分
 */
public V put (K key, V value){
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}​
 
/**
 * putVal方法部分
 */
final V putVal ( int hash, K key, V value,boolean onlyIfAbsent, boolean evict){
    Node<K, V>[] tab;
    Node<K, V> p;
    int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K, V> e;
        K k;
        if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p;
        else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K, V>) p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) {
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold) resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

由上面HashSet源码可知，HashSet使用的是HashMap的put方法，而hashMap的put方法，使用hashCode()用key作为参数计算出hash值，然后进行比较，如果相同，再通过equals()比较key值是否相同，如果相同，返回同一个对象。

所以，如果类使用再散列表的集合对象中，要判断两个对象是否相同，除了要覆盖equals()之外，也要覆盖hashCode()函数，否则，equals()无效。

所以，在HashSet中，一定要同时重写hashCode()和equals()，HashSet底层是由于HashMap的数据结构（数组+链表/红黑树）的比较逻辑决定的。

四、重写hashCode()的目标

理论上，一个好的hashCode的方法的目标：为不相等的对象（equals为false）产生不相等的散列码，而相等的对象（equals为true）必须拥有相等的散列码。

即equals和hashcode对应，向默认的那样，既不会出现hashcode相等，equals不相等的哈希冲突，也不会出现equals相等，hashcode不相等造成HashSet存放equals为true的元素。

实际上，一般来说，hashcode相等，equals不相等的哈希冲突还能忍受，但是equals相等造成hashcode不相等，造成HashSet存放相同是一定不能忍受的，就是说，重写equals放宽return true的同时一定要重写hashcode放宽return 哈希码。

以下验证本文中心问题：

(1) 把某个非零的常数值，比如17，保存在一个int型的result中。

(2) 对于每个关键域f（equals方法中设计到的每个域），为该域计算int类型的散列码，并

① 如果该域是boolean类型，则计算(f?1:0)；
② 如果该域是byte,char,short或者int类型,计算(int)f；
③ 如果是long类型，计算(int)(f^(f>>>32))；
④ 如果是float类型，计算Float.floatToIntBits(f)；
⑤ 如果是double类型，计算Double.doubleToLongBits(f),然后再计算long型的hash值；
⑥ 如果是对象引用，则递归的调用域的hashCode，如果是更复杂的比较，则需要为这个域计算一个范式，然后针对范式调用hashCode，如果为null，返回0；
⑦ 如果是一个数组，则把每一个元素当成一个单独的域来处理。

(3) 执行result = 31 * result + name.hashcode()，并返回result。

(4) 编写单元测试验证有没有实现所有相等的实例都有相等的散列码。

给个简单的例子（一个好的hashCode()的使用）：

@Overridepublic int hashCode() {
    int result = 17; 
    result = 31 * result + name.hashCode(); 
    return result;
}

这里再说下2.b中为什么采用31*result + c,乘法使hash值依赖于域的顺序，如果没有乘法那么所有顺序不同的字符串String对象都会有一样的hash值，而31是一个奇素数，如果是偶数，并且乘法溢出的话，信息会丢失，31有个很好的特性是31*i ==(i<<5)-i,即2的5次方减1，虚拟机会优化乘法操作为移位操作的。

五、面试金手指

5.1 为什么重写equals()一定要重写hashCode()

5.1.1 不会创建“类对应的散列表”的情况

当我们不在HashSet, HashTable, HashMap等这些本质是散列表的数据结构中，用到这个类作为泛型，此时，这个类的hashCode() 和 equals()没有任何关系；

equals()方法
(1) 作用： equals() 用来比较该类的两个对象是否相等。
(2) 实现：equals未被重写就直接进行引用比较，源码如下：

?
1
2
3
public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

若equals已被重写，就按照自己的重写equals逻辑来。

hashCode()：默认的hashcode()就是返回哈希值，但是此时返回的哈希值根本没有任何作用，不用理会hashCode()。

当我们不在HashSet, HashTable, HashMap等等这些本质是散列表的数据结构中，用到这个类作为泛型，这种情况下，

(1) 不重写equals，不重写hashCode()
equals直接比较引用，hashCode()也是直接返回对象地址， 所以，equals()与hashCode()完全对应，即对于两个引用：
① equals为true，hashCode()一定相等；
② equals为false，hashCode()一定不相等；
③ hashCode()相等，equals一定为true；
④ hashCode()不相等，equals一定为false。

(2) 重写equals()为比较对象的属性，不重写hashCode()
① 如果equals()相等，表示两个引用相等或两个引用指向的对象各个属性(基本类型+String)相等，hashcode()不一定相等（理由：因为一定要两个引用相等，指向的对象地址才相等）。
② 如果hashCode()相等，表示两个引用指向的对象哈希地址相等，则引用相等（因为哈对象哈希地址是任意分配的），equals()一定相等（未重写比较引用相等，已重写）。
③ 如果equals不相等，表示两个引用一定不相等，hashcode()两个引用所指向的对象地址一定不相等（因为哈希地址随机分配）。
④ 如果hashcode不相等，两个引用指向的对象地址不相等，equals()可以相等，可以不相等。

小结：不能说明equals()和hashCode()有关系，只是因为重写equals()把return true;的条件放宽了，只要两个引用指向的对象中属性相等就好，不一定引用相等，但是hashCode()还是返回对象地址。

5.1.2 创建“类对应的散列表”的情况下

当我们在HashSet, HashTable, HashMap等等这些本质是散列表的数据结构中，用到这个类，就是这个类作为集合框架的泛型，此时，这个类的hashCode() 和 equals()紧密相关；因为这些散列表数据结构，对其泛型，要求两个引用所指向的对象hashCode() 和 equals()均相同，才认为是同一个对象。

(1) 重写equals()为比较对象的属性，不重写hashCode()

equals()相等，hashcode()可以不相等：HashSet中放入两个相同就有相同属性的Person对象，两个Person对象属性相同，所以equals比较两个引用得到的结果相等，但是底层指向不同的对象地址，因此hashcode不相等，则HashSet在添加p1和p2的时候认为它们不相等，所以，HashSet中仍然有重复元素：p1 和 p2。

这说明默认的hashcode()不够好，一个好的哈希算法不应该让HashSet中有重复元素。因为要对应equals()的判断为true要和hashCode()的判断完全对应，默认的equals()和hashCode()就是比较引用和对象地址的，我们重写的equals()和hashCode()，是比较引用所指向的对象的个数属性的，总之，equals()和hashCode()要一一对应，所以重写equals()就要重写hashCode()。

(2) 重写equals为比较对象的属性，并且重写hashCode()

重写的equals()：两个引用相等或者两个引用所指向的对象的属性相等，返回true，其余返回为false。
重写的hashCode()： name的哈希值^age，异或运算，相同为0，不同为1。

重写equals并且重写hashCode()，三种情况如下：
① equals相等，hashcode()不相等：HashSet集合中的内容相同的元素(这就是重写equals不重写hashcode带来的问题);
② equals相等，hashcode()相等：完全对应;
③ hashCode()相等，equals不相等：HashMap中的哈希冲突.

在完全对应的情况下，在HashSet看来：比较p1和p2，它们的hashCode()相等，通过equals()比较它们也返回true，所以p1和p2被视为相等；比较p1和p4，虽然它们的hashCode()相等；但是，通过equals()比较它们返回false，p1和p4被视为不相等。

小结：

(1) 不会创建“类对应的散列表”，hashcode除了打印引用所指向的对象地址看一看，没有任何调用，重写hashcode逻辑也没有用，反正没有调用，equals用来比较，可以自定义比较逻辑，hashcode和equals是两个独立方法，没有任何关系，不存在重写equals要重写hashcode。
(2) 当我们在HashSet, HashTable, HashMap等等这些本质是散列表的数据结构中，用到这个类，就是这个类作为集合框架的泛型，此时，这个类的hashCode() 和 equals()紧密相关，因为这些散列表数据结构，对其泛型，要求两个引用所指向的对象hashCode() 和 equals()均相同，才认为是同一个对象。

5.2 hashCode()底层实现，一个好的哈希算法

理论上，一个好的hashCode的方法的目标：为不相等的对象（equals为false）产生不相等的散列码，同样的，相等的对象（equals为true）必须拥有相等的散列码，即equals和hashcode对应，向默认的那样，既不会出现hashcode相等，equals不相等的哈希冲突，也不会出现equals相等，hashcode不相等造成HashSet存放equals为true的元素。

实践上，一般来说，hashcode相等，equals不相等的哈希冲突还能忍受，但是equals相等造成hashcode不相等，造成HashSet存放相同是一定不能忍受的，就是说，重写equals放宽return true;一定要重写hashcode放宽return 哈希码，验证本文中心问题，一定要hashcode范围和equals范围一样大，不能保证的化，就让hashcode范围比equals范围大，允许哈希冲突不允许HashSet存放重复元素。

六、尾声

为什么重写equals()就要重写hashCode()，完成了。

源代码工程地址：hashcode-equals.rar

到此这篇关于浅谈为什么重写equals()就要重写hashCode()的文章就介绍到这了,更多相关重写equals()就要重写hashCode()内容请搜索米米素材网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持米米素材网！

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_36963950/article/details/121003221