面試官愛問的equals與hashCode

時間 2019-11-15

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equals和hashCode都是Object對象中的非final方法，它們設計的目的就是被用來覆蓋(override)的，因此在程序設計中仍是常常須要處理這兩個方法的。而掌握這兩個方法的覆蓋準則以及它們的區別仍是很必要的，相關問題也很多。面試

下面咱們繼續以一次面試的問答，來考察對equals和hashCode的掌握狀況。數組

面試官: Java裏面有`==`運算符了，爲何還須要equals啊？

equals()的做用是用來判斷兩個對象是否相等，在Object裏面的定義是：性能優化

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

這說明在咱們實現本身的equals方法以前，equals等價於==,而==運算符是判斷兩個對象是否是同一個對象，即他們的地址是否相等。而覆寫equals更多的是追求兩個對象在邏輯上的相等，你能夠說是值相等，也可說是內容相等。bash

在如下幾種條件中，不覆寫equals就能達到目的：dom

類的每一個實例本質上是惟一的：強調活動實體的而不關心值得，好比Thread，咱們在意的是哪個線程，這時候用equals就能夠比較了。
不關心類是否提供了邏輯相等的測試功能：有的類的使用者不會用到它的比較值得功能，好比Random類，基本沒人會去比較兩個隨機值吧
超類已經覆蓋了equals，子類也只須要用到超類的行爲：好比AbstractMap裏已經覆寫了equals，那麼繼承的子類行爲上也就須要這個功能，那也不須要再實現了。
類是私有的或者包級私有的，那也用不到equals方法：這時候須要覆寫equals方法來禁用它：@Override public boolean equals(Object obj) { throw new AssertionError();}

面試官：那麼你知道覆寫equals時有哪些準則？

這個我在Effective Java上看過，沒記錯的話應該是：ide

自反性：對於任何非空引用值 x，x.equals(x) 都應返回 true。函數

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。性能

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。單元測試

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。測試

非空性：對於任何非空引用值 x，x.equals(null) 都應返回 false。

面試官：說說哪些狀況下會違反對稱性和傳遞性

違反對稱性

對稱性就是x.equals(y)時，y也得equals x，不少時候，咱們本身覆寫equals時，讓本身的類能夠兼容等於一個已知類，好比下面的例子：

public final class CaseInsensitiveString {
    private final String s;
    public CaseInsensitiveString(String s) {
        if (s == null)
            throw new NullPointerException();
        this.s = s;
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (o instanceof CaseInsensiticeString)
            return s.equalsIgnoreCase(((CaseInsensitiveString)o).s);
        if (o instanceof String)
            return s.equalsIgnoreCase((String) o);
        return false;
    }
}
複製代碼

這個想法很好，想建立一個無視大小寫的String，而且還可以兼容String做爲參數，假設咱們建立一個CaseInsensitiveString:

CaseInsensitiveString cis = new CaseInsensitiveString("Case");
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那麼確定有cis.equals("case"),問題來了，"case".equals(cis)嗎？String並無兼容CaseInsensiticeString，因此String的equals也不接受CaseInsensiticeString做爲參數。

因此有個準則，通常在覆寫equals只兼容同類型的變量。

違反傳遞性

傳遞性就是A等於B，B等於C，那麼A也應該等於C。

假設咱們定義一個類Cat。

public class Cat()
{
    private int height;
    private int weight;
    public Cat(int h, int w)
    {
        this.height = h;
        this.weight = w;
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Cat))
            return false;
        Cat c = (Cat) o;
        return c.height == height && c.weight == weight; 
    }
}
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名人有言，無論黑貓白貓抓住老鼠就是好貓，咱們又定義一個類ColorCat:

public class ColorCat extends()
{
    private String color;
    public ColorCat(int h, int w, String color)
    {
        super(h, w);
        this.color = color;
    }
複製代碼

咱們在實現equals方法時，能夠加上顏色比較，可是加上顏色就不兼容和普通貓做對比了，這裏咱們忘記上面要求只兼容同類型變量的建議，定義一個兼容普通貓的equals方法，在「混合比較」時忽略顏色。

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if (! (o instanceof Cat))
        return false; //不是Cat或者ColorCat，直接false
    if (! (o instanceof ColorCat))
        return o.equals(this);//不是彩貓，那必定是普通貓，忽略顏色對比
    return super.equals(o)&&((ColorCat)o).color.equals(color); //這時候才比較顏色
}
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假設咱們定義了貓：

ColorCat whiteCat = new ColorCat(1,2,"white");
Cat cat = new Cat(1,2);
ColorCat blackCat = new ColorCat(1,2,"black");
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此時有whiteCat等於cat，cat等於blackCat，可是whiteCat不等於blackCat，因此不知足傳遞性要求。。

因此在覆寫equals時，必定要遵照上述的5大軍規，否則老是有麻煩事找上門來。

面試官，那你在工做中有覆寫equals方法的訣竅嗎，好比寫一下String裏面的equals？

手寫：

public boolean equals(Object anObject) {
        if (this == anObject) {
            return true;
        }
        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = value.length;
            if (n == anotherString.value.length) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
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上面的equals有如下幾點訣竅：

使用==操做符檢查「參數是否爲這個對象的引用」：若是是對象自己，則直接返回，攔截了對自己調用的狀況，算是一種性能優化。
使用instanceof操做符檢查「參數是不是正確的類型」：若是不是，就返回false，正如對稱性和傳遞性舉例子中說得，不要想着兼容別的類型，很容易出錯。在實踐中檢查的類型多半是equals所在類的類型，或者是該類實現的接口的類型，好比Set、List、Map這些集合接口。
把參數轉化爲正確的類型：經歷了上一步的檢測，基本會成功。
對於該類中的「關鍵域」，檢查參數中的域是否與對象中的對應域相等：基本類型的域就用==比較，float域用Float.compare方法，double域用Double.compare方法，至於別的引用域，咱們通常遞歸調用它們的equals方法比較，加上判空檢查和對自身引用的檢查，通常會寫成這樣：(field == o.field || (field != null && field.equals(o.field))),而上面的String裏使用的是數組，因此只要把數組中的每一位拿出來比較就能夠了。
編寫完成後思考是否知足上面提到的對稱性，傳遞性，一致性等等。

還有一些注意點。

覆蓋equals時必定要覆蓋hashCode

equals函數裏面必定要是Object類型做爲參數

equals方法自己不要過於智能，只要判斷一些值相等便可。

面試官，剛纔提到了hashCode，有什麼用？

hashCode用於返回對象的hash值，主要用於查找的快捷性，由於hashCode也是在Object對象中就有的，因此全部Java對象都有hashCode，在HashTable和HashMap這一類的散列結構中，都是經過hashCode來查找在散列表中的位置的。

若是兩個對象equals，那麼它們的hashCode必然相等，

可是hashCode相等，equals不必定相等。

以HashMap爲例，使用的是鏈地址法來處理散列，假設有一個長度爲8的散列表

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那麼，當往裏面插數據時，是以hashCode做爲key插入的，通常hashCode%8獲得所在的索引，若是所在索引處有元素了，則使用一個鏈表，把多的元素不斷連接到該位置，這邊也就是大概提一下HashMap原理。因此hashCode的做用就是找到索引的位置，而後再用equals去比較元素是否是相等，形象一點就是先找到桶（bucket），而後再在裏面找東西。

面試官：你知道有哪些覆寫hashCode的訣竅？

一個好的hashCode的方法的目標：爲不相等的對象產生不相等的散列碼，一樣的，相等的對象必須擁有相等的散列碼。

好的散列函數要把實例均勻的分佈到全部散列值上，結合前人的經驗能夠採起如下方法：

引自Effective Java

把某個非零的常數值，好比17，保存在一個int型的result中；

對於每一個關鍵域f（equals方法中設計到的每一個域），做如下操做：

a. 爲該域計算int類型的散列碼；

i.若是該域是boolean類型，則計算(f?1:0),
 ii.若是該域是byte,char,short或者int類型,計算(int)f,
 iii.若是是long類型，計算(int)(f^(f>>>32)).
 iv.若是是float類型，計算Float.floatToIntBits(f).
 v.若是是double類型，計算Double.doubleToLongBits(f),而後再計算long型的hash值
 vi.若是是對象引用，則遞歸的調用域的hashCode，若是是更復雜的比較，則須要爲這個域計算一個範式，而後針對範式調用hashCode，若是爲null，返回0
 vii. 若是是一個數組，則把每個元素當成一個單獨的域來處理。
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b.result = 31 * result + c;

返回result
編寫單元測試驗證有沒有實現全部相等的實例都有相等的散列碼。

這裏再說下2.b中爲何採用31*result + c,乘法使hash值依賴於域的順序，若是沒有乘法那麼全部順序不一樣的字符串String對象都會有同樣的hash值，而31是一個奇素數，若是是偶數，而且乘法溢出的話，信息會丟失，31有個很好的特性是31*i ==(i<<5)-i,即2的5次方減1，虛擬機會優化乘法操做爲移位操做的。