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Java中equals()与hashCode()方法详解

发表于: 2013-11-07   作者:bijian1013   来源:转载   浏览:
摘要: 一.equals()方法详解     equals()方法在object类中定义如下:  public boolean equals(Object obj) { return (this == obj); }    很明显是对两个对象的地址值进行的比较(即比较引用是否相同)。但是我们知道,String 、Math、I

一.equals()方法详解

    equals()方法在object类中定义如下: 

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

   很明显是对两个对象的地址值进行的比较(即比较引用是否相同)。但是我们知道,String 、Math、Integer、Double等这些封装类在使用equals()方法时,已经覆盖了object类的equals()方法。

    比如在String类中如下:

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;
}

     很明显,这是进行的内容比较,而已经不再是地址的比较。依次类推Math、Integer、Double等这些类都是重写了equals()方法的,从而进行的是内容的比较。当然,基本类型是进行值的比较。
     应注意,Java语言对equals()的要求如下,这些要求是必须遵循的:

     1.对称性:如果x.equals(y)返回是“true”,那么y.equals(x)也应该返回是“true”。

     2.反射性:x.equals(x)必须返回是“true”。
     3.类推性:如果x.equals(y)返回是“true”,而且y.equals(z)返回是“true”,那么z.equals(x)也应该返回是“true”。
     4.一致性:如果x.equals(y)返回是“true”,只要x和y内容一直不变,不管你重复x.equals(y)多少次,返回都是“true”。
     5.任何情况下,x.equals(null),永远返回是“false”;x.equals(和x不同类型的对象)永远返回是“false”。
     以上这五点是重写equals()方法时,必须遵守的准则,如果违反会出现意想不到的结果。
 

二.hashcode() 方法详解

    在object类中,hashCode定义如下:

public native int hashCode();

     说明是一个本地方法,它的实现是根据本地机器相关的。当然我们可以在自己写的类中覆盖hashcode()方法,比如String、Integer、Double等这些类都是覆盖了hashcode()方法的。例如在String类中定义的hashcode()方法如下:

public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0) {
        int off = offset;
        char val[] = value;
        int len = count;

        for (int i = 0; i < len; i++) {
            h = 31 * h + val[off++];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

      解释一下这个程序(String的API中写到):s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]
      使用 int 算法,这里 s[i] 是字符串的第 i 个字符,n 是字符串的长度,^ 表示求幂(空字符串的哈希码为 0)。

       想要弄明白hashCode的作用,必须要先知道Java中的集合。  
       总的来说,Java中的集合(Collection)有两类,一类是List,再有一类是Set。前者集合内的元素是有序的,元素可以重复;后者元素无序,但元素不可重复。这里就引出一个问题:要想保证元素不重复,可两个元素是否重复应该依据什么来判断呢?
        这就是Object.equals方法了。但是,如果每增加一个元素就检查一次,那么当元素很多时,后添加到集合中的元素比较的次数就非常多了。也就是说,如果集合中现在已经有1000个元素,那么第1001个元素加入集合时,它就要调用1000次equals方法。这显然会大大降低效率。   
       于是,Java采用了哈希表的原理。哈希(Hash)实际上是个人名,由于他提出一哈希算法的概念,所以就以他的名字命名了。哈希算法也称为散列算法,是将数据依特定算法直接指定到一个地址上,初学者可以简单理解,hashCode方法实际上返回的就是对象存储的物理地址(实际可能并不是)。  
       这样一来,当集合要添加新的元素时,先调用这个元素的hashCode方法,就一下子能定位到它应该放置的物理位置上。如果这个位置上没有元素,它就可以直接存储在这个位置上,不用再进行任何比较了;如果这个位置上已经有元素了,就调用它的equals方法与新元素进行比较,相同的话就不存了,不相同就散列其它的地址。所以这里存在一个冲突解决的问题。这样一来实际调用equals方法的次数就大大降低了,几乎只需要一两次。  
      所以,Java对于eqauls方法和hashCode方法是这样规定的:
      1.如果两个对象相同,那么它们的hashCode值一定要相同;

      2.如果两个对象的hashCode相同,它们并不一定相同(这里说的对象相同指的是用eqauls方法比较)。  
        如不按要求去做了,会发现相同的对象可以出现在Set集合中,同时,增加新元素的效率会大大下降。
      3.equals()相等的两个对象,hashcode()一定相等;equals()不相等的两个对象,却并不能证明他们的hashcode()不相等。

        换句话说,equals()方法不相等的两个对象,hashcode()有可能相等(我的理解是由于哈希码在生成的时候产生冲突造成的)。反过来,hashcode()不等,一定能推出equals()也不等;hashcode()相等,equals()可能相等,也可能不等。

        在object类中,hashcode()方法是本地方法,返回的是对象的地址值,而object类中的equals()方法比较的也是两个对象的地址值,如果equals()相等,说明两个对象地址值也相等,当然hashcode()也就相等了;在String类中,equals()返回的是两个对象内容的比较,当两个对象内容相等时,Hashcode()方法根据String类的重写代码的分析,也可知道hashcode()返回结果也会相等。以此类推,可以知道Integer、Double等封装类中经过重写的equals()和hashcode()方法也同样适合于这个原则。当然没有经过重写的类,在继承了object类的equals()和hashcode()方法后,也会遵守这个原则。

 

三.Hashset、Hashmap、Hashtable与hashcode()和equals()的密切关系

        Hashset是继承Set接口,Set接口又实现Collection接口,这是层次关系。那么Hashset、Hashmap、Hashtable中的存储操作是根据什么原理来存取对象的呢?

        下面以HashSet为例进行分析,我们都知道:在hashset中不允许出现重复对象,元素的位置也是不确定的。在hashset中又是怎样判定元素是否重复的呢?在java的集合中,判断两个对象是否相等的规则是:
         1.判断两个对象的hashCode是否相等

             如果不相等,认为两个对象也不相等,完毕
             如果相等,转入2
           (这一点只是为了提高存储效率而要求的,其实理论上没有也可以,但如果没有,实际使用时效率会大大降低,所以我们这里将其做为必需的。)

         2.判断两个对象用equals运算是否相等
            如果不相等,认为两个对象也不相等
            如果相等,认为两个对象相等(equals()是判断两个对象是否相等的关键)
            为什么是两条准则,难道用第一条不行吗?不行,因为前面已经说了,hashcode()相等时,equals()方法也可能不等,所以必须用第2条准则进行限制,才能保证加入的为非重复元素。
例1:

package com.bijian.study;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class HashSetTest {

    public static void main(String args[]) {
        String s1 = new String("aaa");
        String s2 = new String("aaa");
        System.out.println(s1 == s2);
        System.out.println(s1.equals(s2));
        System.out.println(s1.hashCode());
        System.out.println(s2.hashCode());
        Set hashset = new HashSet();
        hashset.add(s1);
        hashset.add(s2);
        Iterator it = hashset.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

运行结果:

false
true
96321
96321
aaa

       这是因为String类已经重写了equals()方法和hashcode()方法,所以hashset认为它们是相等的对象,进行了重复添加。

例2:

package com.bijian.study;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class HashSetTest {

    public static void main(String[] args) {
        HashSet hs = new HashSet();
        hs.add(new Student(1, "zhangsan"));
        hs.add(new Student(2, "lisi"));
        hs.add(new Student(3, "wangwu"));
        hs.add(new Student(1, "zhangsan"));

        Iterator it = hs.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

class Student {
    int num;
    String name;

    Student(int num, String name) {
        this.num = num;
        this.name = name;
    }

    public String toString() {
        return num + ":" + name;
    }
}

 运行结果:

1:zhangsan
3:wangwu
2:lisi
1:zhangsan

         为什么hashset添加了相等的元素呢,这是不是和hashset的原则违背了呢?回答是:没有。因为在根据hashcode()对两次建立的new Student(1,“zhangsan”)对象进行比较时,生成的是不同的哈希码值,所以hashset把他当作不同的对象对待了,当然此时的equals()方法返回的值也不等。

        为什么会生成不同的哈希码值呢?上面我们在比较s1和s2的时候不是生成了同样的哈希码吗?原因就在于我们自己写的Student类并没有重新自己的hashcode()和equals()方法,所以在比较时,是继承的object类中的hashcode()方法,而object类中的hashcode()方法是一个本地方法,比较的是对象的地址(引用地址),使用new方法创建对象,两次生成的当然是不同的对象了,造成的结果就是两个对象的hashcode()返回的值不一样,所以Hashset会把它们当作不同的对象对待。

        怎么解决这个问题呢?答案是:在Student类中重新hashcode()和equals()方法。

class Student {
    int num;
    String name;

    Student(int num, String name) {
        this.num = num;
        this.name = name;
    }

    public int hashCode() {
        return num * name.hashCode();
    }

    public boolean equals(Object o) {
        Student s = (Student) o;
        return num == s.num && name.equals(s.name);
    }

    public String toString() {
        return num + ":" + name;
    }
}

 运行结果:

1:zhangsan
3:wangwu
2:lisi

      可以看到重复元素的问题已经消除,根据重写的方法,即便两次调用了new Student(1,"zhangsan"),我们在获得对象的哈希码时,根据重写的方法hashcode(),获得的哈希码肯定是一样的,当然根据equals()方法我们也可判断是相同的,所以在向hashset集合中添加时把它们当作重复元素看待了。

 

重写equals()和hashcode()小结:
      1.重点是equals,重写hashCode只是技术要求(为了提高效率)
      2.为什么要重写equals呢?因为在java的集合框架中,是通过equals来判断两个对象是否相等的
      3.在hibernate中,经常使用set集合来保存相关对象,而set集合是不允许重复的。在向HashSet集合中添加元素时,其实只要重写equals()这一条也可以。但当hashset中元素比较多时,或者是重写的equals()方法比较复杂时,我们只用equals()方法进行比较判断,效率也会非常低,所以引入了hashCode()这个方法,只是为了提高效率,且这是非常有必要的。比如可以这样写:

public int hashCode(){
   return 1; //等价于hashcode无效
}

      这样做的效果就是在比较哈希码的时候不能进行判断,因为每个对象返回的哈希码都是1,每次都必须要经过比较equals()方法后才能进行判断是否重复,这当然会引起效率的大大降低。

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