阿里云java开发手册为什么规定只要重写 equals,就必须重写 hashCode?

简介: 只要重写 equals,就必须重写 hashCode。

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,如有不对之处,望大家指正。

一、equals()方法
先说说equals()方法。
  查看Java的Object.equals()方法,如下:

public boolean equals(Object object){

  return(this == obj);

}
可以看到这里直接用'=='来直接比较,引用《Java编程思想》里的一句话:“关系操作符生成的是一个boolean结果,它们计算的是操作数的值之间的关系”。那么'=='比较的值到底是什么呢?
  我们知道Java有8种基本类型:数值型(byte、short、int、long、float、double)、字符型(char)、布尔型(boolean),对于这8种基本类型的比较,变量存储的就是值,所以比较的就是'值'本身。如下,值相等就是true,不等就是false。

public static void main(String[] args) {

    int a=3;                                           
    int b=4;
    int c=3;
    System.out.println(a==b);   //false
    System.out.println(a==c);   //true
}

对于非基本类型,也就是常说的引用数据类型:类、接口、数组,由于变量种存储的是内存中的地址,并不是'值'本身,所以真正比较的是该变量存储的地址,可想而知,如果声明的时候是2个对象,地址固然不同。

public static void main(String[] args) {

    String str1 = new String("123");
    String str2 = new String("123");
    System.out.println(str1 == str2);  //false
}

可以看到,上面这种比较方法,和Object类中的equals()方法的具体实现相同,之所以为false,是因为直接比较的是str1和str2指向的地址,也就是说Object中的equals方法是直接比较的地址,因为Object类是所有类的基类,所以调用新创建的类的equals方法,比较的就是两个对象的地址。那么就有人要问了,如果就是想要比较引用类型实际的值是否相等,该如何比较呢?
    铛铛铛...... 重点来了

要解决上面的问题,就是今天要说的equals(),具体的比较由各自去重写,比较具体的值的大小。我们可以看看上面字符串的比较,如果调用String的equals方法的结果。

public static void main(String[] args) {

    String str1 = new String("123");
    String str2 = new String("123");
    System.out.println(str1.equals(str2));  //true
}

可以看到返回的true,由兴趣的同学可以去看String equals()的源码。

所以可以通过重写equals()方法来判断对象的值是否相等,但是有一个要求:equals()方法实现了等价关系,即:

自反性:对于任何非空引用x,x.equals(x)应该返回true;
对称性:对于任何引用x和y,如果x.equals(y)返回true,那么y.equals(x)也应该返回true;
传递性:对于任何引用x、y和z,如果x.equals(y)返回true,y.equals(z)返回true,那么x.equals(z)也应该返回true;
一致性:如果x和y引用的对象没有发生变化,那么反复调用x.equals(y)应该返回同样的结果;
非空性:对于任意非空引用x,x.equals(null)应该返回false;
二、hashCode()方法
此方法返回对象的哈希码值,什么是哈希码?度娘找到的相关定义:

哈希码产生的依据:哈希码并不是完全唯一的,它是一种算法,让同一个类的对象按照自己不同的特征尽量的有不同的哈希码,但不表示不同的对象哈希码完全不同。也有相同的情况,看程序员如何写哈希码的算法。

简单理解就是一套算法算出来的一个值,且这个值对于这个对象相对唯一。哈希算法有一个协定:在 Java 应用程序执行期间,在对同一对象多次调用 hashCode 方法时,必须一致地返回相同的整数,前提是将对象进行hashcode比较时所用的信息没有被修改。(ps:要是每次都返回不一样的,就没法玩儿了)

public static void main(String[] args) {

    List<Long> test1 = new ArrayList<Long>();
    test1.add(1L);
    test1.add(2L);
    System.out.println(test1.hashCode());  //994
    test1.set(0,2L);
    System.out.println(test1.hashCode());  //1025
}

三、标题解答
首先来看一段代码:

public class HashMapTest {

private int a;

public HashMapTest(int a) {
    this.a = a;
}

public static void main(String[] args) {
    Map<HashMapTest, Integer> map = new HashMap<HashMapTest, Integer>();
    HashMapTest instance = new HashMapTest(1);
    map.put(instance, 1);
    Integer value = map.get(new HashMapTest(1));
    if (value != null) {
        System.out.println(value);
    } else {
        System.out.println("value is null");
    }
} 

}
//程序运行结果: value is null
简单说下HashMap的原理,HashMap存储数据的时候,是取的key值的哈希值,然后计算数组下标,采用链地址法解决冲突,然后进行存储;取数据的时候,依然是先要获取到hash值,找到数组下标,然后for遍历链表集合,进行比较是否有对应的key。比较关心的有2点:1.不管是put还是get的时候,都需要得到key的哈希值,去定位key的数组下标; 2.在get的时候,需要调用equals方法比较是否有相等的key存储过。
  反过来,我们再分析上面那段代码,Map的key是我们自己定义的一个类,可以看到,我们没有重写equal方法,更没重写hashCode方法,意思是map在进行存储的时候是调用的Object类中equals()和hashCode()方法。为了证实,我们打印下hashCode码。

public class HashMapTest {

private Integer a;

public HashMapTest(int a) {
    this.a = a;
}

public static void main(String[] args) {
    Map<HashMapTest, Integer> map = new HashMap<HashMapTest, Integer>();
    HashMapTest instance = new HashMapTest(1);
    System.out.println("instance.hashcode:" + instance.hashCode());
    map.put(instance, 1);
    HashMapTest newInstance = new HashMapTest(1);
    System.out.println("newInstance.hashcode:" + newInstance.hashCode());
    Integer value = map.get(newInstance);
    if (value != null) {
        System.out.println(value);
    } else {
        System.out.println("value is null");
    }
}

}
//运行结果:
//instance.hashcode:929338653
//newInstance.hashcode:1259475182
//value is null
不出所料,hashCode不一致,所以对于为什么拿不到数据就很清楚了。这2个key,在Map计算的时候,可能数组下标就不一致,就算数据下标碰巧一致,根据前面,最后equals比较的时候也不可能相等(很显然,这是2个对象,在堆上的地址必定不一样)。我们继续往下看,假如我们重写了equals方法,将这2个对象都put进去,根据map的原理,只要是key一样,后面的值会替换前面的值,接下来我们实验下:

public class HashMapTest {

private Integer a;

public HashMapTest(int a) {
    this.a = a;
}

public static void main(String[] args) {
    Map<HashMapTest, Integer> map = new HashMap<HashMapTest, Integer>();
    HashMapTest instance = new HashMapTest(1);
    HashMapTest newInstance = new HashMapTest(1);
    map.put(instance, 1);
    map.put(newInstance, 2);
    Integer value = map.get(instance);
    System.out.println("instance value:"+value);
    Integer value1 = map.get(newInstance);
    System.out.println("newInstance value:"+value1);

}

public boolean equals(Object o) {
    if(o == this) {
        return true;
    } else if(!(o instanceof HashMapTest)) {
        return false;
    } else {
        HashMapTest other = (HashMapTest)o;
        if(!other.canEqual(this)) {
            return false;
        } else {
            Integer this$data = this.getA();
            Integer other$data = other.getA();
            if(this$data == null) {
                if(other$data != null) {
                    return false;
                }
            } else if(!this$data.equals(other$data)) {
                return false;
            }

            return true;
        }
    }
}
protected boolean canEqual(Object other) {
    return other instanceof HashMapTest;
}

public void setA(Integer a) {
    this.a = a;
}

public Integer getA() {
    return a;
}

}
//运行结果:
//instance value:1
//newInstance value:2
你会发现,不对呀?同样的一个对象,为什么在map中存了2份,map的key值不是不能重复的么?没错,它就是存的2份,只不过在它看来,这2个的key是不一样的,因为他们的哈希码就是不一样的,可以自己测试下,上面打印的hash码确实不一样。那怎么办?只有重写hashCode()方法,更改后的代码如下:

public class HashMapTest {

private Integer a;

public HashMapTest(int a) {
    this.a = a;
}

public static void main(String[] args) {
    Map<HashMapTest, Integer> map = new HashMap<HashMapTest, Integer>();
    HashMapTest instance = new HashMapTest(1);
    System.out.println("instance.hashcode:" + instance.hashCode());
    HashMapTest newInstance = new HashMapTest(1);
    System.out.println("newInstance.hashcode:" + newInstance.hashCode());
    map.put(instance, 1);
    map.put(newInstance, 2);
    Integer value = map.get(instance);
    System.out.println("instance value:"+value);
    Integer value1 = map.get(newInstance);
    System.out.println("newInstance value:"+value1);

}

public boolean equals(Object o) {
    if(o == this) {
        return true;
    } else if(!(o instanceof HashMapTest)) {
        return false;
    } else {
        HashMapTest other = (HashMapTest)o;
        if(!other.canEqual(this)) {
            return false;
        } else {
            Integer this$data = this.getA();
            Integer other$data = other.getA();
            if(this$data == null) {
                if(other$data != null) {
                    return false;
                }
            } else if(!this$data.equals(other$data)) {
                return false;
            }

            return true;
        }
    }
}
protected boolean canEqual(Object other) {
    return other instanceof HashMapTest;
}

public void setA(Integer a) {
    this.a = a;
}

public Integer getA() {
    return a;
}

public int hashCode() {
    boolean PRIME = true;
    byte result = 1;
    Integer $data = this.getA();
    int result1 = result * 59 + ($data == null?43:$data.hashCode());
    return result1;
}

}
运行结果:
instance.hashcode:60
newInstance.hashcode:60
instance value:2
newInstance value:2
可以看到,他们的hash码是一致的,且最后的结果也是预期的。

完美的分界线

ps.总结:对于这个问题,是比较容易被忽视的,曾经同时趟过这坑,Map中存了2个数值一样的key,所以大家谨记哟! 在重写equals方法的时候,一定要重写hashCode方法。
最后一点:有这个要求的症结在于,要考虑到类似HashMap、HashTable、HashSet的这种散列的数据类型的运用。

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