解析Java对象的equals()和hashCode()的使用

  解析Java对象的equals()和hashCode()的使用 

解析Java对象的equals()和hashCode()的使用

前言

 

在Java语言中，equals()和hashCode()两个函数的使用是紧密配合的，你要是自己设计其中一个，就要设计另外一个。在多数情况 下，这两个函数是不用考虑的，直接使用它们的默认设计就可以了。但是在一些情况下，这两个函数最好是自己设计，才能确保整个程序的正常运行。最常见的是当 一个对象被加入收集对象（collection object）时，这两个函数必须自己设计。更细化的定义是：如果你想将一个对象A放入另一个收集对象B里，或者使用这个对象A为查找一个元对象在收集对 象B里位置的钥匙，并支持是否容纳，删除收集对象B里的元对象这样的操作，那么，equals()和hashCode()函数必须开发者自己定义。其他情 况下，这两个函数是不需要定义的。

equals():

它是用于进行两个对象的比较的，是对象内容的比较，当然也能用于进行对象参阅值的比较。什么是对象参阅值的比较？就是两个参阅变量的值得比较，我们 都知道参阅变量的值其实就是一个数字，这个数字可以看成是鉴别不同对象的代号。两个对象参阅值的比较，就是两个数字的比较，两个代号的比较。这种比较是默 认的对象比较方式，在Object这个对象中，这种方式就已经设计好了。所以你也不用自己来重写，浪费不必要的时间。

对象内容的比较才是设计equals()的真正目的，Java语言对equals()的要求如下，这些要求是必须遵循的。否则，你就不该浪费时间：

• 对称性：如果x.equals(y)返回是“true”，那么y.equals(x)也应该返回是“true”。
• 反射性：x.equals(x)必须返回是“true”。
• 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”。
• 还有一致性：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”。
• 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”。

hashCode():
这 个函数返回的就是一个用来进行赫希操作的整型代号，请不要把这个代号和前面所说的参阅变量所代表的代号弄混了。后者不仅仅是个代号还具有在内存中才查找对 象的位置的功能。hashCode()所返回的值是用来分类对象在一些特定的收集对象中的位置。这些对象是HashMap, Hashtable, HashSet，等等。这个函数和上面的equals()函数必须自己设计，用来协助HashMap, Hashtable, HashSet，等等对自己所收集的大量对象进行搜寻和定位。

这些收集对象究竟如何工作的，想象每个元对象hashCode是一个箱子的 编码，按照编码，每个元对象就是根据hashCode()提供的代号归入相应的箱子里。所有的箱子加起来就是一个HashSet，HashMap，或 Hashtable对象，我们需要寻找一个元对象时，先看它的代码，就是hashCode()返回的整型值，这样我们找到它所在的箱子，然后在箱子里，每 个元对象都拿出来一个个和我们要找的对象进行对比，如果两个对象的内容相等，我们的搜寻也就结束。这种操作需要两个重要的信息，一是对象的 hashCode()，还有一个是对象内容对比的结果。

hashCode()的返回值和equals()的关系如下：

• 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。

为什么这两个规则是这样的，原因其实很简单，拿HashSet来说吧，HashSet可以拥有一个或更多的箱子，在同一个箱子中可以有一个 或更多的独特元对象（HashSet所容纳的必须是独特的元对象）。这个例子说明一个元对象可以和其他不同的元对象拥有相同的hashCode。但是一个 元对象只能和拥有同样内容的元对象相等。所以这两个规则必须成立。

设计这两个函数所要注意到的： 
如果你设计的对象类型并不使用于收集性对象，那么没有必要自己再设计这两个函数的处理方式。这是正确的面向对象设计方法，任何用户一时用不到的功能，就先不要设计，以免给日后功能扩展带来麻烦。

如果你在设计时想别出心裁，不遵守以上的两套规则，那么劝你还是不要做这样想入非非的事。我还没有遇到过哪一个开发者和我说设计这两个函数要违背前面说的两个规则，我碰到这些违反规则的情况时，都是作为设计错误处理。

当一个对象类型作为收集型对象的元对象时，这个对象应该拥有自己处理equals()，和/或处理hashCode()的设计，而且要遵守前面所说 的两种原则。equals()先要查null和是否是同一类型。查同一类型是为了避免出现ClassCastException这样的异常给丢出来。查 null是为了避免出现NullPointerException这样的异常给丢出来。

如果你的对象里面容纳的数据过多，那么这两个函数 equals()和hashCode()将会变得效率低。如果对象中拥有无法serialized的数据，equals()有可能在操作中出现错误。想象 一个对象x，它的一个整型数据是transient型（不能被serialize成二进制数据流）。然而equals()和hashCode()都有依靠 这个整型数据，那么，这个对象在serialization之前和之后，是否一样？答案是不一样。因为serialization之前的整型数据是有效的 数据，在serialization之后，这个整型数据的值并没有存储下来，再重新由二进制数据流转换成对象后，两者（对象在serialization 之前和之后）的状态已经不同了。这也是要注意的。

 

具体实现

 

1.首先equals()和hashcode()这两个方法都是从object类中继承过来的。 
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）

但是继承object的类会重写equals方法实现内容比较：

 

2. 其次是hashcode() 方法，在object类中定义如下： 
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。

String的hashCode()实现如下：

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。）

首先，想要明白hashCode的作用，你必须要先知道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。
你知道它们的区别吗？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。
那么这里就有一个比较严重的问题了：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。如果详细讲解哈希算法，那需要更多的文章篇幅，我在这里就不介绍了。
初学者可以这样理解，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     上面说的对象相同指的是用eqauls方法比较。   
你当然可以不按要求去做了，但你会发现，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.这里我们首先要明白一个问题： 
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。解释下第3点的 使用范围，我的理解是在object、String等类中都能使用。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（第2点里面已经分析了）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。 

4.谈到hashcode()和equals()就不能不说到hashset,hashmap,hashtable中的使用，具体是怎样呢，请看如下分析： 
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是根据什么原理来存取对象的呢？ 
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？这就是问题的关键所在，经过一下午的查询求证终于获得了一点启示，和大家分享一下，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。后面会重点讲到这个问题。） 
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。

 

 

比如下面的代码： 

public static void main(String args[]){ 
String s1=new String("zhaoxudong"); 
String s2=new String("zhaoxudong"); 
System.out.println(s1==s2);//false 
System.out.println(s1.equals(s2));//true 
System.out.println(s1.hashCode());//s1.hashcode()等于s2.hashcode() 
System.out.println(s2.hashCode()); 
Set hashset=new HashSet(); 
hashset.add(s1); 
hashset.add(s2); 
/*实质上在添加s1,s2时，运用上面说到的两点准则，可以知道hashset认为s1和s2是相等的，是在添加重复元素，所以让s2覆盖了s1;*/ 
Iterator it=hashset.iterator(); 
            while(it.hasNext()) 
            { 
             System.out.println(it.next()); 
            } 
最后在while循环的时候只打印出了一个”zhaoxudong”。 
输出结果为：false 
            true 
            -967303459 
            -967303459 
这是因为String类已经重写了equals()方法和hashcode()方法，所以在根据上面的第1.2条原则判定时，hashset认为它们是相等的对象，进行了重复添加。 
但是看下面的程序： 
import java.util.*; 
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; 
                 } 
           }      
输出结果为： 
                      1:zhangsan 
                   1:zhangsan 
                   3:wangwu 
                   2:lisi 
问题出现了，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（这个不用解释了吧）。那么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，呵呵，各位还记得object类中的hashcode()方法比较的是什么吧！！ 
它是一个本地方法，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（这个大家都能理解吧。。。），造成的结果就是两个对象的 hashcode()返回的值不一样。所以根据第一个准则，hashset会把它们当作不同的对象对待，自然也用不着第二个准则进行判定了。那么怎么解决 这个问题呢？？ 
答案是：在Student类中重新hashcode()和equals()方法。 
例如： 
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; 
} 
} 
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（这一点应该没有疑问吧）。 
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。所以运行修改后的程序时，我们会发现运行结果是： 
                      1:zhangsan 
                   3:wangwu 
                   2:lisi 
可以看到重复元素的问题已经消除。 
关于在hibernate的pojo类中，重新equals()和hashcode()的问题： 
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。我们再来谈谈前面提到在向hashset集合中添加元素时,怎样判断对象是否相同的准则，前面说了两条，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，但是我觉得这是非常有必要的（所以我们在前面以两条准则来进行hashset的元素是否重复的判断）。 
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。 
我有一个问题，如果像前面提到的在hashset中判断元素是否重复的必要方法是equals()方法（根据网上找到的观点），但是这里并没有涉及到关于哈希表的问题，可是这个集合却叫hashset，这是为什么？？ 
我 想，在hashmap,hashtable中的存储操作，依然遵守上面的准则。所以这里不再多说。这些是今天看书，网上查询资料，自己总结出来的，部分代 码和语言是引述，但是千真万确是自己总结出来的。有错误之处和不详细不清楚的地方还请大家指出，我也是初学者，所以难免会有错误的地方，希望大家共同讨 论。

 转载自：http://blog.csdn.net/RichardSundusky/archive/2007/02/12/1508028.aspx