JAVA基礎-自問自答學hashCode和equals

時間 2019-11-17

標籤 java 基礎自問 hashcode equals 欄目 Java 简体版

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前言

hashCode和equals經常在面試中會被問到，在工做中咱們也有可能遇到要重寫對象equals方法的狀況，並且hashCode方法的設計思想值得咱們學習，因此咱們有必要去深刻學習一下這兩個方法。java

下面我就以面試問答的形式學習咱們的——hashcode和equals方法（源碼分析基於JDK8）android

本文同步發佈於簡書：www.jianshu.com/p/ce3dbf5f0…git

問答內容

1.

問：hashCode方法有了解過嗎？這個方法有什麼用？程序員

答：從JAVA官方對hashCode方法的說明定義（定義在示例代碼中），咱們能夠得知hashCode的做用有以下幾點：github

hashCode的存在主要用於查找的快捷性，如Hashtable，HashMap等，hashCode是用來在散列存儲結構中肯定對象的存儲地址的。面試
若是兩個對象相同，就是適用於equals(java.lang.Object) 方法，那麼這兩個對象的hashCode必定要相同。算法
若是對象的equals方法被重寫，那麼對象的hashCode也儘可能重寫，而且產生hashCode使用的對象，必定要和equals方法中使用的一致，不然就會違反上面提到的第2點。編程
兩個對象的hashCode相同，並不必定表示兩個對象就相同，也就是不必定適用於equals(java.lang.Object) 方法，只可以說明這兩個對象在散列存儲結構中，如Hashtable，他們「存放在同一個籃子裏」。數組

1.hashcode是用來查找的，若是你學過數據結構就應該知道，在查找和排序這一章有  
例如內存中有這樣的位置  
0  1  2  3  4  5  6  7    
而我有個類，這個類有個字段叫ID,我要把這個類存放在以上8個位置之一，
若是不用hashcode而任意存放，那麼當查找時就須要到這八個位置裏挨個去找，或者用二分法一類的算法。  
但若是用hashcode那就會使效率提升不少。  
咱們這個類中有個字段叫ID,那麼咱們就定義咱們的hashcode爲ID％8，
而後把咱們的類存放在取得得餘數那個位置。好比咱們的ID爲9，
9除8的餘數爲1，那麼咱們就把該類存在1這個位置，
若是ID是13，求得的餘數是5，那麼咱們就把該類放在5這個位置。
這樣，之後在查找該類時就能夠經過ID除 8求餘數直接找到存放的位置了。  

2.可是若是兩個類有相同的hashcode怎麼辦那（咱們假設上面的類的ID不是惟一的），
例如9除以8和17除以8的餘數都是1，那麼這是否是合法的，
回答是：能夠這樣。那麼如何判斷呢？在這個時候就須要定義 equals了。  
也就是說，咱們先經過 hashcode來判斷兩個類是否存放某個桶裏，
但這個桶裏可能有不少類，那麼咱們就須要再經過 equals 來在這個桶裏找到咱們要的類。  
那麼。重寫了equals()，爲何還要重寫hashCode()呢？  
想一想，你要在一個桶裏找東西，你必須先要找到這個桶啊，
你不經過重寫hashcode()來找到桶，光重寫equals()有什麼用啊複製代碼

上述回答轉載於：Java中hashCode的做用因爲做者總結的太好，因此直接轉載了bash

示例代碼：

package java.lang;

public class Object {
·······

    /**
     * 返回該對象的哈希碼值。
     * 支持此方法是爲了提升哈希表（例如 java.util.Hashtable 提供的哈希表）的性能
     * {@link java.util.HashMap}.
     * <p>
     * hashCode 的常規協定是:
     * <ul>
     * <li>在 Java 應用程序執行期間，在對同一對象屢次調用 hashCode 方法時，
     *     必須一致地返回相同的整數，前提是將對象進行 equals 比較時所用的信息沒有被修改。
     *     從某一應用程序的一次執行到同一應用程序的另外一次執行，該整數無需保持一致。
     * <li>若是根據 equals(Object) 方法，兩個對象是相等的，
     *     那麼對這兩個對象中的每一個對象調用 hashCode 方法都必須生成相同的整數結果。
     * <li>若是根據 equals(java.lang.Object) 方法，兩個對象不相等，
     *     那麼對這兩個對象中的任一對象上調用 hashCode 方法不 要求必定生成不一樣的整數結果。
     *     可是，程序員應該意識到，爲不相等的對象生成不一樣整數結果能夠提升哈希表的性能。
     * </ul>
     * <p>
     * 實際上，由 Object 類定義的 hashCode 方法確實會針對不一樣的對象返回不一樣的整數。
     * （這通常是經過將該對象的內部地址轉換成一個整數來實現的，
     * 可是 JavaTM 編程語言不須要這種實現技巧。）
     *
     * @return  此對象的一個哈希碼值。
     * @see     java.lang.Object#equals(java.lang.Object)
     * @see     java.lang.System#identityHashCode
     */
    public native int hashCode();
·······
}複製代碼

2.

問：談談你對equals(Object obj)方法的理解，它和 == 操做符相比，有什麼區別？

答：
A.== 操做符分爲兩種狀況：

比較基礎類型（byte,short,int,long,float,double,char,boolean）時，比較的是值是否相等
比較對象，比較的是對象在內存中的空間地址是否相等。

B.equals(Object obj)方法比較也分爲兩種狀況：

若是一個類沒有重寫equals(Object obj)方法，則等價於經過==比較兩個對象，即比較的是對象在內存中的空間地址是否相等。
若是重寫了equals(Object obj)方法，則根據重寫的方法內容去比較相等，返回true則相等，false則不相等。

3.

問：那若是要您去重寫equals(Object obj)方法，您會怎麼作？重寫的過程須要注意什麼？

答：咱們在重寫equals(Object obj)方法，須要遵照JAVA官方的通用約定（詳細請看示例代碼），約定簡述：

自反性：對於非 null 的對象 x，必須有 x.equals(x)=true；
對稱性：若是 x.equals(y)=true，那麼 y.equals(x) 必須也爲true；
傳遞性：若是 x.equals(y)=true 並且 y.equals(z)=true，那麼x.equals(z) 必須爲true；
對於非 null 的對象 x，必定有x.equals(null)=false
當equals(Object obj)方法被重寫時，一般有必要重寫 hashCode 方法，以維護 hashCode 方法的常規協定，該協定聲明相等對象必須具備相等的哈希碼。

根據上述約定，咱們能夠按以下步驟重寫equals(Object obj)：

1）. 先使用 == 操做符判斷兩個對象的引用地址是否相同。
2）. 使用instanceof來判斷兩個對象的類型是否一致。
3）. 若是類型相同，則把待比較參數轉型，逐一比較兩個對象內部的值是否一致，所有一致才返回true,不然返回false。
4）. 重寫hashCode方法，確保相等的兩個對象必須具備相等的哈希碼。

咱們在重寫一個類的hashCode方法時，最好是將全部用於相等性檢查的字段都進行hashCode計算，最後將全部hashCode值相加，得出最終的hashCode，這樣能夠保證hashCode生成均勻，不容易產生碰撞。

常見數據類型hashcode計算方式以下（參考自JDK源碼）：

重要字段var的類型	hash運算
byte,short,int,char	(int)var
long	(int)(var ^ (var >>> 32))
float	Float.floatToIntBits(var)
double	long bits = Double.doubleToLongBits(var);份量 = (int)(bits ^ (bits >>> 32));
引用類型	(null == var ? 0 : var.hashCode())

示例代碼：

/**
     * 指示其餘某個對象是否與此對象「相等」。
     * <p>
     * equals 方法在非空對象引用上實現相等關係:
     * <ul>
     * <li>自反性：對於任何非空引用值 x，x.equals(x) 都應返回 true。
     *
     * <li>對稱性：對於任何非空引用值 x 和 y，當且僅當 y.equals(x) 返回 true 時，
     * x.equals(y) 才應返回 true。
     *
     * <li>傳遞性：對於任何非空引用值 x、y 和 z，若是 x.equals(y) 返回 true，
     * 而且 y.equals(z) 返回 true，那麼 x.equals(z) 應返回 true。
     *
     * <li>一致性：對於任何非空引用值 x 和 y，屢次調用 x.equals(y) 始終返回 
     *  true 或始終返回 false，前提是對象上 equals 比較中所用的信息沒有被修改。
     * 
     * <li>對於任何非空引用值 x，x.equals(null) 都應返回 false。
     * </ul>
     * 
     * <p>
     * Object 類的 equals 方法實現對象上差異可能性最大的相等關係；
     * 即，對於任何非空引用值 x 和 y，當且僅當 x 和 y 引用同一個對象時，
     * 此方法才返回 true（x == y 具備值 true）。
     * 
     * <p>
     * 注意：當此方法被重寫時，一般有必要重寫 hashCode 方法，
     * 以維護 hashCode 方法的常規協定，該協定聲明相等對象必須具備相等的哈希碼。
     *
     * @param   要與之比較的引用對象。
     * @return  若是此對象與 obj 參數相同，則返回 true；不然返回 false。
     * @see     #hashCode()
     * @see     java.util.HashMap
     */
    public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }複製代碼

4.

問：若是須要您去維護一個類的hash散列表，如何設計，如何解決hash衝突？

答：咱們在設計類的hash散列表時，不能保證每一個元素的hash值都是不同的，這樣就會形成hash衝突。解決hash衝突有以下4種方法：

開發定址法：既然當前位置容不下衝突的元素了，那就再找一個空的位置存儲 Hash 衝突的值（當前 index 衝突了，那麼將衝突的元素放在 index+1)。
再散列法：換一個 Hash 算法再計算一個 hash 值，若是不衝突了就存儲值（例如第一個算法是名字的首字母的 Hash 值，若是衝突了，計算名字的第二個字母的 Hash 值，若是衝突解決了則將值放入數組中）。
鏈地址法：每一個數組中都存有一個單鏈表，發生 Hash 衝突時，只是將衝突的 value 看成新節點插入到鏈表（HashMap 解決衝突的辦法）。
公共溢出區法：將衝突的 value 都存到另一個順序表中，查找時若是當前表沒有對應值，則去溢出區進行順序查找。