Java中equals方法和hashcode方法

本篇文章主要是看Java核心卷和Effective Java,从中提取出的一些总结性的方法,希望可以后续可以复习,对其进行反复理解。

一、 总论

总的来说,要想写出好的equals方法和hashcode方法是以它们的规约(Java规范中规定的)为基础的,遵循了它们的规约才能算上写出好的equals和hashcode方法,因此有必要来看看它们的规约。

一、 equals方法

在覆盖equals方法的时候,需要遵守以下几个约定:

  • 自反性(reflexive),对于任何非null的引用值x,x.equals(x)必须返回true。
  • 对称性(symmetric),对于任何非空null的引用x和y,当且仅当x.equals(y)为true时,y.equals(x)也为true。
  • 传递性(transitive),对于任何非null的引用值x,y和z,如果x.equals(y)返回true,并且y.equals(z)也返回true,那么x.equals(z)必须返回true。
  • 一致性(consistent),对于任何非null的引用x和y,只要equals的比较操作在对象中所用的信息没有被修变,多次调用x.equals(y)就会一致(直)地返回true,或者一致地返回false。
  • 对于任何非null的引用值x,x.equals(null)必须返回false。
    为什么会时这些规约了?可以将equals理解为数学中的等号,那么这些约定也就理所应当。

自反性和非null x有x.equals(null)一般都是成立的,我们用代码演示以下对称性和传递性的情况:

  1. 违背了对称性,即x.equals(y)为true,y.equals(x)为false:
class Point{
    private final int x;
    private final int y;
    public Point(int x,int y){
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o){
        if(!(o instanceof Point)) return false;

        Point p = (Point)o;
        return p.x==x&&p.y==y;
    }
}

class ColorPoint extends Point{
    private final Color color;

    public ColorPoint(int x,int y,Color color){
        super(x,y);
        this.color = color;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o){
        if(!(o instanceof  ColorPoint)) return false;

        return super.equals(o)&&((ColorPoint)o).color == color;
    }
}
public class equalsTest {
    public static void main(String[] args){
        Point p = new Point(2,2);
        ColorPoint cp = new ColorPoint(2,2,Color.BLACK);
        System.out.println(p.equals(cp));//打印为true
        System.out.println(cp.equals(p));//打印为false
    }
}
  1. 违背传递性,在上述代码中将ColorPoint类的equals方法改为如下:
class Point{
    private final int x;
    private final int y;
    public Point(int x,int y){
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o){
        if(!(o instanceof Point)) return false;

        Point p = (Point)o;
        return p.x==x&&p.y==y;
    }
}

class ColorPoint extends Point{
    private final Color color;

    public ColorPoint(int x,int y,Color color){
        super(x,y);
        this.color = color;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o){
        if(!(o instanceof  Point)) return false;
        if(!(o instanceof ColorPoint)) return o.equals(this);
        return super.equals(o)&&((ColorPoint)o).color == color;
    }
}
public class equalsTest {
    public static void main(String[] args){
        ColorPoint cp = new ColorPoint(2,2,Color.BLACK);
        Point p = new Point(2,2);
        ColorPoint cp1 = new ColorPoint(2,2,Color.BLUE);
        System.out.println(cp.equals(p));//打印true
        System.out.println(p.equals(cp1));//打印true
        System.out.println(cp.equals(cp1));//打印false
    }
}
  1. 对于一致性的话,不要使equals方法依赖不可靠资源,例如:java.net.URL的equals方法依赖于对URL中主机IP地址的比较。将一个主机名转变成IP地址可能需要访问网络,随着时间的推移,不确保会产生相同的结果。

编写一个完美的equals方法的建议:

  1. 检测this与otherObject是否引用同一个对象(先执行它是对equals方法的一个优化,用最不消耗性能的判断条件去过滤掉一部分):
if(this==otherObject) return true;
  1. 检测otherObject是否为null,如果为null,返回false:
if(otherObject == null) return false;
  1. 比较this与thisObject是否为同一个类。如果equals的语义在每个子类对象中有所改变(子类和超类使用不同的equals方法,很容易违背上述规约,而getClass就使得必须是同一个类的对象才返回true,可以避免违背规约),就使用getClass检测(但违背了里氏替换原则):
if(getClass() != otherObject.getClass()) return false;

如果所有子类的equals都不会修改的话,就使用instanceof:

if(!(otherObject instanceof ClassName)) return false;
  1. 将otherObject转换为相应的类类型变量:
ClassName other = (ClassName)otherObject
  1. 现在开始对所有需要比较的域进行比较了。使用== 比较基本类型域,使用 equals 比较对象域。如果所有的域都匹配, 就返回 true; 否 则 返 回 false。
return fieldl == other.field
&& Objects.equa1s(fie1d2, other.field2)
&&...

如果在子类中重新定义 equals, 就要在其中包含调用 super.equals(other)。
Tips:

  1. 两个对象引用字段x,y进行比较的时候,为了防止为null,可以调用Objects.equals方法,当两者都为null,返回true;当其中一个为空,则返回false;当两者都不为空时,则返回x.equals(y)的结果。
  2. 对于数组类型的字段(域), 可以使用静态的 Arrays.equals 方法检测相应的数组元素是否相等。
  3. 重写equals方法时,加上@override注解,否则,容易变成重载equals方法,而加上注解会提示是否为重写。如:
public boolean equals(Employee other)
{
      return other != null
                && getClassO == other.getClass0
                && Objects.equals(name, other. name)
                && salary
                && Objects—.equals other(hireDay , sal ary , other.hireDa)
}
  1. 写完equals方法需要对其进行编写用例进行测试,看是否违反了其规约。
    其参数应该为Object。
    重写完equals方法一定需要重写hashcode方法
    重写hashcode方法主要是为对象存放到散列表(hashtable,hashmap,hashset等)中做准备的,因为在散列表中涉及到大量的比较,而直接使用hashcode比较代价往往小于直接使用equals的代价,而hashcode的中也明确规定了两个对象根据equals方法比较相等,则二者hashcode必须相等,如果不重写就会违背这条,如:
class Point{
    private final int x;
    private final int y;
    public Point(int x,int y){
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o){
        if(!(o instanceof Point)) return false;

        Point p = (Point)o;
        return p.x==x&&p.y==y;
    }
    
}
public class equalsTest {
    public static void main(String[] args){
        Point p1 = new Point(2,2);
        Point p2 = new Point(2,2);

        System.out.println(p1.equals(p2));//打印为true
        System.out.println(p1.hashCode());//本地打印为460141958
        System.out.println(p2.hashCode());//本地打印为1163157884
    }
}

二、 hashcode方法

在重写hashcode方法时,需要遵循的Object(hashcode方法来自与Obejct中)规范:

  • 在应用程序执行期间,只要equals方法的比较操作所用到的信息没有被修改,那么对同一个对象调用多次,hashcode方法都必须始终如一的返回同一个整数。在同一个应用程序的多次执行过程中,每次执行所返回的整数可以不一致。
  • 如果两个对象根据equals方法比较时相等的,那么调用这两个对象中任意一个对象的hashcode方法都必须产生同样的整数。
  • 如果两个对象根据equals方法比较时不相等的,那么调用这两个对象中任意一个对象的hashcode方法,不一定产生不同的整数。但不同的对象,产生不同整数,有可能提高散列表的性能。

编写一个好散列表的解决办法:

  1. 把某个非零的常数值,如17,保存在一个名为result的int类型变量中。
  2. 对于对象中的每个关键域f(指equals方法中涉及的每个域),完成以下步骤:
  • 如果字段为boolean类型,则计算(f?1:0)
  • 如果字段为byte,char,short,或者int类型,则计算(int)f
  • 如果字段为long类型,则计算(int)(f^(f>>>32))。
  • 如果字段为float类型,则计算Float.floatToIntBits(f)。
  • 如果字段为double类型,则计算Double.doubleToLongBits(f),然后为计算出的long类型值计算散列值。
  • 如果字段为对象引用,并且该类的equals方法通过递归地调用equals的方式来比较这个域,则同样为这个域递归的调用hashcode。如果需要更复杂的比较,则为这个字段计算一个范式(解释范式),然后针对这个范式调用hashcode,如果这个字段为null,则返回0(或者其他某个常数,但通常是0)。
  • 如果字段为一个数组,则把每一个元素当中单独的字段来处理,递归应用上面的规则。
  • 将上面计算的所有散列码c合并到result中:
result = 31*result + c;
  • 返回result即可。

Tips:

  1. 计算完之后,要测试一下相同的实例是否具有相等的散列码,如果不具有,请修正它。
  2. 在散列码的计算过程中,必须排除在equals比较计算中没有用到的所有字段。否会违反hashcode的第二条规约,即equals相同,而hashcode却不一定相同。
  3. 有些散列码计算起来比较复杂,则可以将其缓存在对象中。

你可能感兴趣的:(Java中equals方法和hashcode方法)