hashcode() 方法详解
hashCode()
方法给对象返回一个hash code值。这个方法被用于hash tables,例如HashMap。
它的性质是:
在一个Java应用的执行期间,如果一个对象提供给equals做比较的信息没有被修改的话,该对象多次调用
hashCode()
方法,该方法必须始终如一返回同一个integer。如果两个对象根据
equals(Object)
方法是相等的,那么调用二者各自的hashCode()
方法必须产生同一个integer结果。并不要求根据
equals(java.lang.Object)
方法不相等的两个对象,调用二者各自的hashCode()
方法必须产生不同的integer结果。然而,程序员应该意识到对于不同的对象产生不同的integer结果,有可能会提高hash table的性能。
大量的实践表明,由Object
类定义的hashCode()
方法对于不同的对象返回不同的integer。
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 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;
}
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。
** 简而言之,在集合查找时,hashcode能大大降低对象比较次数,提高查找效率!**
Java对象的eqauls方法和hashCode方法是这样规定的:
1、相等(相同)的对象必须具有相等的哈希码(或者散列码)。
2、如果两个对象的hashCode相同,它们并不一定相同。
关于第一点,相等(相同)的对象必须具有相等的哈希码(或者散列码),为什么?
想象一下,假如两个Java对象A和B,A和B相等(eqauls结果为true),但A和B的哈希码不同,则A和B存入HashMap时的哈希码计算得到的HashMap内部数组位置索引可能不同,那么A和B很有可能允许同时存入HashMap,显然相等/相同的元素是不允许同时存入HashMap,HashMap不允许存放重复元素。
关于第二点,两个对象的hashCode相同,它们并不一定相同
也就是说,不同对象的hashCode可能相同;假如两个Java对象A和B,A和B不相等(eqauls结果为false),但A和B的哈希码相等,将A和B都存入HashMap时会发生哈希冲突,也就是A和B存放在HashMap内部数组的位置索引相同这时HashMap会在该位置建立一个链接表,将A和B串起来放在该位置,显然,该情况不违反HashMap的使用原则,是允许的。当然,哈希冲突越少越好,尽量采用好的哈希算法以避免哈希冲突。
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。
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:
[](javascript:void(0); "复制代码")
1 package com.bijian.study; 2[
3 import java.util.HashSet; 4 import java.util.Iterator; 5 import java.util.Set; 6
7 public class HashSetTest { 8
9 public static void main(String args[]) { 10 String s1 = new String("aaa"); 11 String s2 = new String("aaa"); 12 System.out.println(s1 == s2); 13 System.out.println(s1.equals(s2)); 14 System.out.println(s1.hashCode()); 15 System.out.println(s2.hashCode()); 16 Set hashset = new HashSet(); 17 hashset.add(s1); 18 hashset.add(s2); 19 Iterator it = hashset.iterator(); 20 while (it.hasNext()) { 21 System.out.println(it.next()); 22 } 23 } 24 }
](javascript:void(0); "复制代码")
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:
[](javascript:void(0); "复制代码")
1 package com.bijian.study; 2[
3 import java.util.HashSet; 4 import java.util.Iterator; 5
6 public class HashSetTest { 7
8 public static void main(String[] args) { 9 HashSet hs = new HashSet(); 10 hs.add(new Student(1, "zhangsan")); 11 hs.add(new Student(2, "lisi")); 12 hs.add(new Student(3, "wangwu")); 13 hs.add(new Student(1, "zhangsan")); 14
15 Iterator it = hs.iterator(); 16 while (it.hasNext()) { 17 System.out.println(it.next()); 18 } 19 } 20 } 21
22 class Student { 23 int num; 24 String name; 25
26 Student(int num, String name) { 27 this.num = num; 28 this.name = name; 29 } 30
31 public String toString() { 32 return num + ":" + name; 33 } 34 }
](javascript:void(0); "复制代码")
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。
[
](javascript:void(0); "复制代码")
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; }
}
](javascript:void(0); "复制代码")
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。