hashcode和equals

equals方法

超类Object中有这个equals()方法，该方法主要用于比较两个对象是否相等。该方法的源码如下：

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

所有的对象都拥有标识(内存地址)和状态(数据)，同时“==”比较两个对象的的内存地址，所以说使用Object的equals()方法是比较两个对象的内存地址是否相等，即若object1.equals(object2)为true，则表示equals1和equals2实际上是引用同一个对象。虽然有时候Object的equals()方法可以满足一些基本的要求，但是必须要清楚很大部分时间都是进行两个对象的比较，这个时候Object的equals()方法就不可以了，实际上JDK中，String、Math等封装类都对equals()方法进行了重写。下面是String的equals()方法：

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = count;
        if (n == anotherString.count) {
        char v1[] = value;
        char v2[] = anotherString.value;
        int i = offset;
        int j = anotherString.offset;
        while (n-- != 0) {
            if (v1[i++] != v2[j++])
            return false;
        }
        return true;
        }
    }
    return false;
    }

对于这个代码段if (v1[i++] != v2[j++])return false;可以非常清晰的看到String的equals()方法是进行内容比较，而不是引用比较。至于其他的封装类都差不多。

在Java规范中，它对equals()方法的使用必须要遵循如下几个规则：

equals 方法在非空对象引用上实现相等关系：

1. 自反性：对于任何非空引用值 x，x.equals(x) 都应返回 true。
2. 对称性：对于任何非空引用值 x 和 y，当且仅当 y.equals(x) 返回 true 时，x.equals(y) 才应返回 true。
3. 传递性：对于任何非空引用值 x、y 和 z，如果 x.equals(y) 返回 true，并且 y.equals(z) 返回 true，那么 x.equals(z) 应返回 true。
4. 一致性：对于任何非空引用值 x 和 y，多次调用 x.equals(y) 始终返回 true 或始终返回 false，前提是对象上 equals 比较中所用的信息没有被修改。
5. 对于任何非空引用值 x，x.equals(null) 都应返回 false。

在equals()中使用getClass进行类型判断

在覆写equals()方法时，一般都是推荐使用getClass来进行类型判断，不是使用instanceof。都清楚instanceof的作用是判断其左边对象是否为其右边类的实例，返回boolean类型的数据。可以用来判断继承中的子类的实例是否为父类的实现。注意后面这句话：可以用来判断继承中的子类的实例是否为父类的实现。

public class Person {
    protected String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public Person(String name){
        this.name = name;
    }
    
    public boolean equals(Object object){
        if(object instanceof Person){
            Person p = (Person) object;
            if(p.getName() == null || name == null){
                return false;
            }
            else{
                return name.equalsIgnoreCase(p.getName());
            }
        }
        return false;
    }
}

public class Employee extends Person{
    private int id;
    
    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public Employee(String name,int id){
        super(name);
        this.id = id;
    }
    
    /**
     * 重写equals()方法
     */
    public boolean equals(Object object){
        if(object instanceof Employee){
            Employee e = (Employee) object;
            return super.equals(object) && e.getId() == id;
        }
        return false;
    }
}

上面父类Person和子类Employee都重写了equals(),不过Employee比父类多了一个id属性。测试程序如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Employee e1 = new Employee("a", 23);
        Employee e2 = new Employee("a", 24);
        Person p1 = new Person("a");
        
        System.out.println(p1.equals(e1)); //true
        System.out.println(p1.equals(e2)); //true
        System.out.println(e1.equals(e2)); //false
    }
}

对于那e1!=e2非常容易理解，因为他们不仅需要比较name,还需要比较id。但是p1即等于e1也等于e2，这是非常奇怪的，因为e1、e2明明是两个不同的类，但为什么会出现这个情况？首先p1.equals(e1)，是调用p1的equals方法，该方法使用instanceof关键字来检查e1是否为Person类，这里再看看instanceof：判断其左边对象是否为其右边类的实例，也可以用来判断继承中的子类的实例是否为父类的实现。他们两者存在继承关系，肯定会返回true了，而两者name又相同，所以结果肯定是true。

所以出现上面的情况就是使用了关键字instanceof。故在覆写equals时推荐使用getClass进行类型判断。而不是使用instanceof。

hashCode的作用

在Java集合中有两类，一类是List，一类是Set他们之间的区别就在于List集合中的元素师有序的，且可以重复，而Set集合中元素是无序不可重复的。对于List好处理，但是对于Set而言要如何来保证元素不重复呢？通过迭代来equals()是否相等。数据量小还可以接受，当数据量大的时候效率可想而知（当然可以利用算法进行优化）。比如向HashSet插入1000数据，难道真的要迭代1000次，调用1000次equals()方法吗？hashCode提供了解决方案。怎么实现？先看hashCode的源码(Object)。

public native int hashCode();

它是一个本地方法，它的实现与本地机器有关，这里暂且认为他返回的是对象存储的物理位置（实际上不是，这里写是便于理解）。当向一个集合中添加某个元素，集合会首先调用hashCode方法，这样就可以直接定位它所存储的位置，若该处没有其他元素，则直接保存。若该处已经有元素存在，就调用equals方法来匹配这两个元素是否相同，相同则不存，不同则散列到其他位置。这样处理，当存入大量元素时就可以大大减少调用equals()方法的次数，极大地提高了效率。

所以hashCode在上面扮演的角色为寻域（寻找某个对象在集合中区域位置）。hashCode可以将集合分成若干个区域，每个对象都可以计算出他们的hash码，可以将hash码分组，每个分组对应着某个存储区域，根据一个对象的hash码就可以确定该对象所存储区域，这样就大大减少查询匹配元素的数量，提高了查询效率。

hashCode对于一个对象的重要性

对于List集合、数组而言，他就是一个累赘，但是对于HashMap、HashSet、HashTable而言，它变得异常重要。所以在使用HashMap、HashSet、HashTable时一定要注意hashCode。对于一个对象而言，其hashCode过程就是一个简单的Hash算法的实现，其实现过程对实现对象的存取过程起到非常重要的作用。

HashMap和HashTable这两种数据结构，虽然他们存在若干个区别，但是他们的实现原理是相同的，这里以HashTable为例阐述hashCode对于一个对象的重要性。

一个对象势必会存在若干个属性，如何选择属性来进行散列考验着一个人的设计能力。如果将所有属性进行散列，这必定会是一个糟糕的设计，因为对象的hashCode方法无时无刻不是在被调用，如果太多的属性参与散列，那么需要的操作数时间将会大大增加，这将严重影响程序的性能。但是如果较少属相参与散列，散列的多样性会削弱，会产生大量的散列“冲突”，除了不能够很好的利用空间外，在某种程度也会影响对象的查询效率。其实这两者是一个矛盾体，散列的多样性会带来性能的降低。

那么如何对对象的hashCode进行设计，存在这样一种解决方案：设置一个缓存标识来缓存当前的散列码，只有当参与散列的对象改变时才会重新计算，否则调用缓存的hashCode，这样就可以从很大程度上提高性能。

在HashTable计算某个对象在table[]数组中的索引位置，其代码如下：

int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

为什么要&0x7FFFFFFF？因为某些对象的hashCode可能会为负值，与0x7FFFFFFF进行与运算可以确保index为一个正数。通过这步可以直接定位某个对象的位置，所以从理论上来说是完全可以利用hashCode直接定位对象的散列表中的位置，但是为什么会存在一个key-value的键值对，利用key的hashCode来存入数据而不是直接存放value呢？这就关系HashTable性能问题的最重要的问题:Hash冲突。

冲突的产生是由于不同的对象产生了相同的散列码，假如设计对象的散列码可以确保99.999999999%的不重复，但是有一种绝对且几乎不可能遇到的冲突是绝对避免不了的。hashcode返回的是int，它的值只可能在int范围内。如果存放的数据超过了int的范围呢？这样就必定会产生两个相同的index，这时在index位置处会存储两个对象，就可以利用key本身来进行判断。所以具有相索引的对象，在该index位置处存在多个对象，必须依靠key的hashCode和key本身来进行区分。

对于hashCode，遵循如下规则：

1. 在一个应用程序执行期间，如果一个对象的equals方法做比较所用到的信息没有被修改的话，则对该对象调用hashCode方法多次，它必须始终如一地返回同一个整数。

2. 如果两个对象根据equals(Object o)方法是相等的，则调用这两个对象中任一对象的hashCode方法必须产生相同的整数结果。

3. 如果两个对象根据equals(Object o)方法是不相等的，则调用这两个对象中任一个对象的hashCode方法，不要求产生不同的整数结果。但如果能不同，则可能提高散列表的性能。

如果x.equals(y)返回“true”，那么x和y的hashCode()必须相等。

如果x.equals(y)返回“false”，那么x和y的hashCode()有可能相等，也有可能不等。

两者先用hashcode方法判断，再用equals方法判断。

整个处理流程是：

判断两个对象的hashcode是否相等，若不等，则认为两个对象不等，若相等，则比较equals。

若两个对象的equals不等，则可以认为两个对象不等，否则认为他们相等。