Java集合中基于hash的容器

一个奇怪的例子

package indi.demo.container.hash;

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

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    //setter and getter

    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
}


public class OddExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new HashSet();
        set.add(new Person("Jhon", 23));
        set.add(new Person("Jhon", 23));
        set.add(new Person("Li Gang", 24));

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

程序运行的结果如下：

Person [name=Li Gang, age=24]
Person [name=Jhon, age=23]
Person [name=Jhon, age=23]

刚学Java的时候，这样的代码是信手拈来，很显然这样写是错的，因为Set中是不允许元素重复的，这是集合里面有两个Person对象他们拥有相同的名字和年龄，它们应该被视为同一个对象，那么为什么HashSet没有发现它们是同一对象呢？HashSet到底是如何保证元素的唯一性呢？要弄清楚这个问题，我们必须要去Java源码一探究竟。（很明显，维护元素唯一性的代码肯定实在add方法中），下面是HashSet的部分源码：

private transient HashMap map;

// Dummy value to associate with an Object in the backing Map
private static final Object PRESENT = new Object();

public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
}

可以看到HashSet是用HashMap来实现的，因此我们还得到HashMap的put方法中看看：

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    Node[] tab; Node p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node e; K k;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

从上面的代码可以看到，在判断两个Key对象是否相同时，进行了两个主要操作：
1. 先比较两个Key的哈希值（用hash函数计算出）是否一样
2. 在上面的基础上再调用其中一个key的equals方法判断两个对象是否相等
因此，我们定义的类要在基于hash的集合中使用时，需要覆写equals()和hashCode()这两个方法，来确保元素的唯一性
所以，上面的类正确的实现方式应该是：

package indi.demo.container.hash;

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

public class CorrectDemo {
    private static class Person {
        private String name;
        private int age;

        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public int getAge() {
            return age;
        }

        @Override
        public int hashCode() {
            final int prime = 31;
            int result = 1;
            result = prime * result + age;
            result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
            return result;
        }

        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) {
                return false;
            }
            if (this == obj) {
                return true;
            }
            Person other = (Person) obj;
            if (name.equals(other.getName()) && age == other.getAge()) {
                return true;
            }
            return false;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Set set = new HashSet();
        set.add(new Person("Jhon", 23));
        set.add(new Person("Jhon", 23));
        set.add(new Person("Li Gang", 24));

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

运行结果如下：

Person [name=Jhon, age=23]
Person [name=Li Gang, age=24]

hashCode()和equals()方法的疑问

1. 为什么需要两个方法才能确定两个对象是否相同？
   确定两个对象是否相同用equals()方法就可以了，这里的hashCode()方法的主要目的不是用来确定对象是否相等的，hash机制是为了提高查询效率，因此这里调用hashCode()方法是为了快速确定元素的位置（或者说，元素应该存放的位置，前提是元素还没有放入到集合中），因为hash函数可能存在冲突（也就是说由两个不同的对象计算出的hash值可能相等），所以hashCode()函数是无法唯一确定一个对象的，必须借助equals()方法来判断两个对象是否相等。