Java：Map（二）——equals和hashCode

Map原理

HashMap根据Key得到Value的原理，是它在内部通过空间换时间，根据Key直接计算出Value所在的索引。

在Map内部，对Key作比较是通过equals()实现的，只要两个Key用equals()比较的结果相同，这两个Key就指向同一个Value。

所以，正确使用Map必须保证：作为Key的对象必须正确覆写equals()方法。也就是说，如果我们放入Key的如果是我们自己写的类，就要保证这个类正确覆写了equals()方法。

通过Key计算Value的索引是通过Key对象的hashCode()方法，它返回一个int，HashMap就是用这个方法定位到Value的索引，继而查找到Value。

因此，正确使用Map需要保证：

1. Key类正确覆写equals()方法，两个相同的Key调用该方法返回true；
2. Key类正确覆写hashCode()方法，且该方法也有两个规范：
   • 两个相同Key的hashCode()必须相同；
     
   • 两个不同Key的hashCode()尽量不同；

第一条规范equals()必须遵守，否则HashMap不能正常工作。

编写equals()

和List一节所说的equals()编写方法相同

2021.6.17：List——编写equals方法 - ShineLe - 博客园

编写hashCode()

在正确实现equals()的基础上实现hashCode()，对于相同的实例，应当返回相同的hashCode()：

public class Person {
    String firstName;
    String lastName;
    int age;

    @Override
    int hashCode() {
        int h = 0;
        h = 31 * h + firstName.hashCode();
        h = 31 * h + lastName.hashCode();
        h = 31 * h + age;
        return h;
    }
}

注意上文对三个字段firstName、lastName、age，都要参与hashCode的计算，并不是每个字段各返回一个h，而是它们共同参与一个h的构建。

由于String已经正确实现了hashCode()，所以我们在构建Person的hashCode()时，可以利用它，对它乘一个固定值，就能起到把Person的hashCode()均匀分布到整个int范围。

hashCode()与null值

不过，如果传入的字段中有null，上述代码工作起来会抛出NullPointerException，为了解决该问题，在计算hashCode时，常借用Objects.hash()计算：

int hashCode(){
    return Objects.hash(firstName,lastName,age);
}

equals()中用到的每个字段，都必须在hashCode()中参与计算；没用到的字段，不能在hashCode()中参与计算。

 

Map内部空间组织形式

初始大小与扩容

HashMap初始化时，默认数组大小只有16，对于任何Key，无论其hashCode()有多大，都可以简单通过：

int index = key.hashCode(() & 0xf; // 0xf = 15

把索引值确定在0~15。

当添加超过了一定数量的K-V后，HashMap会在内部自动扩容，每次扩容一倍。

扩容后，数组大小为32，此时对索引的计算，是通过：

int index = key.hashCode() & 0x1f; //0x1f=31

创建指定容量的HashMap

Map <String,Integer> map = new HashMap<>(10000);

虽然指定容量为10000，但是HashMap内部数组长总是2ⁿ，所以，实际数组被初始化为比10000大的16384（2¹⁴）。

冲突避免

如果不同的Key指向同一个索引，那么在该索引处就不是单个的Value，而是包含了这两个Value的List——List< Entry<String,Person> >，实际查找时，查找到的是这个List，它还会遍历这个List，直到找到这个List中的正确的Key-Value。

尽量要减小碰撞——尽量使不同的Key的hashCode()不同。hashCode()方法编写的越好，HashMap效率越高。