重新定义 Java 对象相等性

简介: 本文探讨了Java中的对象相等性问题,包括自反性、对称性、传递性和一致性等原则,并通过LaptopCharger类的例子展示了引用相等与内容相等的区别。文章还介绍了如何通过重写`equals`方法和使用`Comparator`接口来实现更复杂的相等度量,以满足特定的业务需求。

Java 中的相等性

对象相等通常是评估概念的热门话题,也是集合框架的许多实现有效的支柱之一(另一个是 - )。我们通过为 method 提供我们自己的实现来检查相等性。根据 Oracle 文档,应遵守以下要求:hashCode()public booleanjava.lang.Object#equals(java.lang.Object other)

  • 它是自反的:对于任何非 null 引用值 ,应返回 。xx.equals(x)true
  • 它是对称的:对于任何非 null 引用值 和 ,当且仅当返回 时,才应返回 。xyx.equals(y)truey.equals(x)true
  • 它是可传递的:对于任何非 null 引用值 , , 和 ,如果返回 和 返回 ,则应返回 。xyzx.equals(y)truey.equals(z)truex.equals(z)true
  • 它是一致的:对于任何非空引用值和 ,如果未修改用于对象比较的信息,则 consistent return 或 consistent return 的多次调用。xyx.equals(y)truefalseequals
  • 对于任何非 null 引用值 ,应返回 。xx.equals(null)false

请注意,还有一些与使用它相关的 ,但为了简洁起见,我们不在这里讨论它们,假设读者已经知道它们。hashCode()

参考相等还是内容相等?

术语 “equality” 本身可能是模棱两可的,因为我们要么谈论引用相等,要么对内容相等感兴趣。让我们用一个简单的例子来说明这两者。但是,读者可以选择跳过本节并自行决定跳入讨论的主要主题。

假设一个类 (POJO), :LaptopCharger

package com.yourcompany.model;
/**
 * An AC-to-DC converter LaptopCharger
 *
 */
public class LaptopCharger {
    private String manufacturer;
  private int wattage; // Consumption: Volt times Amp.
  private float outputCurrent; // output Amp.
  private float outputVoltage; // output Volt
  private double price;
  private String connectorJackType; // E.g. USB-C, pin etc.
  // Setters and Getters follow here
}


请注意,我们没有覆盖任何方法(它被任何 Java 类继承);因此,默认实现在此处适用。java.lang.Object

以下代码片段输出 :false false

LaptopCharger charger_A = new LaptopCharger(65, 3.25f, 19.0f, 100, "usb-c");
    LaptopCharger charger_B =new LaptopCharger(65, 3.25f, 19.0f, 100, "usb-c");
    boolean refEqulas=charger_A==charger_B;
    boolean equals=charger_A.equals(charger_B);
    System.out.println(refEqulas+" "+equals);


我们看到 reference equal 是该方法的默认返回值。但是,请考虑 Bob 正在一个流行的电子商务网站上为他的笔记本电脑寻找充电器。他的笔记本电脑需要一个 65 瓦/19.8 伏的 Type-C 充电器,但他发现笔记本电脑制造商提供的充电器不会很快到达他手中。因此,他正在寻找一个接近的替代方案。在这种情况下,相等的含义是内容相等,如下所示:equals

@Override
  public boolean equals(Object obj) {
    if (null == obj)
      return false;
    if (obj == this)
      return true;
    if (!(obj instanceof LaptopCharger))
      return false;
    LaptopCharger other = (LaptopCharger) obj;
    return this.wattage == other.wattage && this.outputCurrent == other.outputCurrent
        && this.connectorJackType.equals(this.connectorJackType);
  }


输出为: .false true

但是,如果满足以下条件,则可以重写该方法:equals

  1. 代码,即对我们开放。LaptopCharger
  2. 此逻辑在整个业务域中被接受。

否则,我们可以使用 Objects.compare(..) 类似于以下内容:

(重要提示:除非我们确定对对象进行排序,否则仅使用 Comprator<T> 来检查内容相等性可能违反规定的契约。

Comparator<LaptopCharger> specificationComparator=(x,y)->{
      if(x.wattage == y.wattage && x.outputCurrent == y.outputCurrent
          && x.connectorJackType.equals(y.connectorJackType)) return 0;
      else return 1;
};
int t=Objects.compare(charger_A, charger_B, specificationComparator);
System.out.println(t);


一个对象与另一个对象有多大的相等程度?:相等程度

到目前为止,我们讨论了内容平等,而且都是白纸黑字。但是,如果我们需要检查等式程度,而不仅仅是 falsetrue,该怎么办?为了详细说明这一点,让我们假设以下字段:

  1. 、 和 的相等性wattageoutputCurrentoutputVoltage
  2. 充电器连接性相等 :connectorJackType
  3. 品牌:manufacturer
  4. 商品价格

假设的业务需求是:

  • 如果以上 4 点都相同,则我们认为 100% 相等。
  • [2] 必须相同。
  • 输出电流和电压的微小变化是允许的。(注意:在现实生活中,这可能不是最好的做法!
  • 充电器的制造商不要求与笔记本电脑的制造商相同,但建议这样做。
  • 价格: 客户总是追求低价、折扣,当然还有物有所值!允许对其他一些约束进行小的折衷。

将讨论限制在 Java SE 17 上,我们可以使用第三方库(如 Fuzzy-Matcher 等)来解决这种情况。

但是,如果 Java 本身通过使用 java.util.Objects 中的实用程序方法来处理这个问题,那不是很好吗?请注意,直到此版本才会显示。我只是希望它是 Java SE 的一部分,而且是这里本身的一部分!下面是一个小而粗略的原型,用于说明什么是好的:

/**
   * @param t1
   * @param t2
   * @param fuzzyComparator
   * @return R  the result. No type is enforced to provide more flexibility
   */
  public static <T, R> R fuzzyEquals(T t1, T t2, BiFunction<? super T, ? super T, R> fuzzyComparator) {
    return fuzzyComparator.apply(t1, t2);
  }


前两个参数是类型,最后一个参数,比较器本身是一个 .TBiFunction<? super T, ? super T, R>

在此示例中,我没有强制要求该方法的返回类型,而是利用泛型和函数编程的强大功能来提供更大的灵活性。这消除了对严格 return 类型(例如)以及专用函数接口的需求,否则它看起来会有点像这样:doubleFuzzyComprator

@FunctionalInterface
public interface Comparator<T>{
// other stuff like static, default methods etc. 
  
  double  compare(T o1, T o2)
}


下面是使用它的简单说明:

BiFunction<LaptopCharger, LaptopCharger, OptionalDouble> mySimpleFuzzyCompartor = (x, y) -> {
      if (x.connectorJackType.equals(y.connectorJackType)) {
        if (x.wattage == y.wattage && x.outputCurrent == y.outputCurrent
            && x.manufacturer.equals(y.manufacturer) && x.price == y.price)
          return OptionalDouble.of(1.0D); // Full match
        if (x.wattage == y.wattage && x.outputCurrent == y.outputCurrent
            && x.manufacturer.equals(y.manufacturer))
          return OptionalDouble.of(1.0 - (x.price - y.price) / x.price);// Price based match
        if (x.wattage == y.wattage && x.outputCurrent == y.outputCurrent)
          return OptionalDouble.of(1.0 - 0.2 - (x.price - y.price) / x.price); //
        if (x.wattage == y.wattage && Math.abs(x.outputCurrent - y.outputCurrent) < 0.15)
          return OptionalDouble
              .of(1.0 - 0.2 - Math.abs((x.outputCurrent - y.outputCurrent) / x.outputCurrent));
        return OptionalDouble.empty();
      } else {
        return OptionalDouble.empty();
      }
    };
OptionalDouble fuzzyEquals = fuzzyEquals(charger_A, charger_B, mySimpleFuzzyCompartor);
System.out.println(fuzzyEquals);


我们用作 .OptionalDoublefuzzyEquals

强烈建议读者引入 , in 方法并使用它并对其进行基准测试。一旦我们满意,集合框架就可以进行相关的合约升级,以强烈支持超越布尔的比较!fuzzyEqualsjava.util.Objects

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