关于Java类中的关于hashcode作用

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改写equals时总是要改写hashCode
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java.lnag.Object中对hashCode的约定：

   1. 在一个应用程序执行期间，如果一个对象的equals方法做比较所用到的信息没有被修改的话，则对该对象调用hashCode方法多次，它必须始终如一地返回同一个整数。
   2. 如果两个对象根据equals(Object o)方法是相等的，则调用这两个对象中任一对象的hashCode方法必须产生相同的整数结果。
   3. 如果两个对象根据equals(Object o)方法是不相等的，则调用这两个对象中任一个对象的hashCode方法，不要求产生不同的整数结果。但如果能不同，则可能提高散列表的性能。

  
有一个概念要牢记，两个相等对象的equals方法一定为true, 但两个hashcode相等的对象不一定是相等的对象。

所以hashcode相等只能保证两个对象在一个HASH表里的同一条HASH链上，继而通过equals方法才能确定是不是同一对象，如果结果为true, 则认为是同一对象不在插入，否则认为是不同对象继续插入。

Object的代码：

public String toString () {
    return this.getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(this.hashCode());
}

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

/**
 * Answers an integer hash code for the receiver. Any two
 * objects which answer <code>true</code> when passed to
 * <code>.equals</code> must answer the same value for this
 * method.
 *
 * @author        OTI
 * @version        initial
 *
 * @return        int
 *                    the receiver's hash.
 *
 * @see            #equals
 */
public native int hashCode();

从上面我们可以看到是否很可能Object.hashCode就是代表内存地址。下面我们来证明hashcode是不是真的就是Object的内存地址呢？实际上，hashcode根本不能代表object的内存地址。
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Object.hashCode不可以代表内存地址
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package com.tools;

import java.util.ArrayList;

/**
 * 此方法的作用是证明 java.lang.Object的hashcode 不是代表 对象所在内存地址。
 * 我产生了10000个对象，这10000个对象在内存中是不同的地址，但是实际上这10000个对象
 * 的hashcode的是完全可能相同的
 */
public class HashCodeMeaning {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList list =  new ArrayList();
        int numberExist=0;
        
        //证明hashcode的值不是内存地址
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            Object obj=new Object();
            if (list.contains(obj.toString())) {
                System.out.println(obj.toString() +"  exists in the list. "+ i);
                numberExist++;
            }
            else {
                list.add(obj.toString());
            }
        }
        
        System.out.println("repetition number:"+numberExist);
        System.out.println("list size:"+list.size());
        
        //证明内存地址是不同的。
        numberExist=0;
        list.clear();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            Object obj=new Object();
            if (list.contains(obj)) {
                System.out.println(obj +"  exists in the list. "+ i);
                numberExist++;
            }
            else {
                list.add(obj);
            }
        }
        
        System.out.println("repetition number:"+numberExist);
        System.out.println("list size:"+list.size());
    }
}

 

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看HashTable的源代码非常有用：
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有效和正确定义hashCode()和equals()：
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　　级别：入门级

　　每个Java对象都有hashCode()和 equals()方法。许多类忽略（Override)这些方法的缺省实施,以在对象实例之间提供更深层次的语义可比性。在Java理念和实践这一部分， Java开发人员Brian Goetz向您介绍在创建Java类以有效和准确定义hashCode()和equals()时应遵循的规则和指南。您可以在讨论论坛与作者和其它读者一同探讨您对本文的看法。(您还可以点击本文顶部或底部的讨论进入论坛。)
　　
　　虽然Java语言不直接支持关联数组 -- 可以使用任何对象作为一个索引的数组 -- 但在根Object类中使用hashCode()方法明确表示期望广泛使用HashMap(及其前辈Hashtable)。理想情况下基于散列的容器提供有效插入和有效检索；直接在对象模式中支持散列可以促进基于散列的容器的开发和使用。

　　定义对象的相等性

　　Object类有两种方法来推断对象的标识：equals()和hashCode()。一般来说，如果您忽略了其中一种，您必须同时忽略这两种，因为两者之间有必须维持的至关重要的关系。特殊情况是根据equals() 方法，如果两个对象是相等的，它们必须有相同的hashCode()值(尽管这通常不是真的)。

　　特定类的equals()的语义在Implementer的左侧定义；定义对特定类来说equals()意味着什么是其设计工作的一部分。Object提供的缺省实施简单引用下面等式：

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

 

　　在这种缺省实施情况下，只有它们引用真正同一个对象时这两个引用才是相等的。同样，Object提供的 hashCode()的缺省实施通过将对象的内存地址对映于一个整数值来生成。由于在某些架构上，地址空间大于int值的范围，两个不同的对象有相同的 hashCode()是可能的。如果您忽略了hashCode()，您仍旧可以使用System.identityHashCode()方法来接入这类缺省值。

    忽略 equals() -- 简单实例

　　缺省情况下，equals()和hashCode()基于标识的实施是合理的，但对于某些类来说，它们希望放宽等式的定义。例如，Integer类定义equals() 与下面类似：

 

public boolean equals(Object obj) {
　　return (obj instanceof Integer
　　&& intValue() == ((Integer) obj).intValue());
　　}

 

　　在这个定义中，只有在包含相同的整数值的情况下这两个Integer对象是相等的。结合将不可修改的 Integer，这使得使用Integer作为HashMap中的关键字是切实可行的。这种基于值的Equal方法可以由Java类库中的所有原始封装类使用，如Integer、Float、Character和Boolean以及String(如果两个String对象包含相同顺序的字符，那它们是相等的)。由于这些类都是不可修改的并且可以实施hashCode()和equals()，它们都可以做为很好的散列关键字。

　　为什么忽略 equals()和hashCode()?

　　如果Integer不忽略equals() 和 hashCode()情况又将如何?如果我们从未在HashMap或其它基于散列的集合中使用Integer作为关键字的话，什么也不会发生。但是，如果我们在HashMap中使用这类Integer对象作为关键字，我们将不能够可靠地检索相关的值，除非我们在get()调用中使用与put()调用中极其类似的Integer实例。这要求确保在我们的整个程序中，只能使用对应于特定整数值的Integer对象的一个实例。不用说，这种方法极不方便而且错误频频。

　　Object的interface contract要求如果根据 equals()两个对象是相等的，那么它们必须有相同的hashCode()值。当其识别能力整个包含在equals()中时，为什么我们的根对象类需要hashCode()？hashCode()方法纯粹用于提高效率。Java平台设计人员预计到了典型Java应用程序中基于散列的集合类（Collection Class)的重要性--如Hashtable、HashMap和HashSet，并且使用equals()与许多对象进行比较在计算方面非常昂贵。使所有Java对象都能够支持 hashCode()并结合使用基于散列的集合，可以实现有效的存储和检索。

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Go deep into HashCode：
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为什么HashCode对于对象是如此的重要?
一个对象的HashCode就是一个简单的Hash算法的实现,虽然它和那些真正的复杂的
Hash算法相比还不能叫真正的算法,但如何实现它,不仅仅是程序员的编程水平问题,
而是关系到你的对象在存取时性能的非常重要的问题.有可能,不同的HashCode可能
会使你的对象存取产生,成百上千倍的性能差别.

我们先来看一下,在JAVA中两个重要的数据结构:HashMap和Hashtable,虽然它们有很
大的区别,如继承关系不同,对value的约束条件(是否允许null)不同,以及线程安全性
等有着特定的区别,但从实现原理上来说,它们是一致的.所以,我们只以Hashtable来
说明:

在java中,存取数据的性能,一般来说当然是首推数组,但是在数据量稍大的容器选择中,
Hashtable将有比数据性能更高的查询速度.具体原因看下面的内容.

Hashtable在存储数据时,一般先将该对象的HashCode和0x7FFFFFFF做与操作,因为一个
对象的HashCode可以为负数,这样操作后可以保证它为一个正整数.然后以Hashtable的
长度取模,得到该对象在Hashtable中的索引.

index = (o.hashCode() & 0x7FFFFFFF)%hs.length;
这个对象就会直接放在Hashtable的第index位置,对于写入,这和数组一样,把一个对象
放在其中的第index位置,但如果是查询,经过同样的算法,Hashtable可以直接从第index
取得这个对象,而数组却要做循环比较.所以对于数据量稍大时,Hashtable的查询比数据
具有更高的性能.

既然可以根据HashCode直接定位对象在Hashtable中的位置,那么为什么Hashtable
要用key来做映射呢(为了一些思维有障碍的人能看到懂我加了一句话:而不是直接放value呢)?这就是关系Hashtable性能问题的最重要的问题:Hash冲突.

常见的Hash冲突是不同对象最终产生了相同的索引,而一种非常甚至绝对少见的Hash冲突
是,如果一组对象的个数大过了int范围,而HashCode的长度只能在int范围中,所以肯定要
有同一组的元素有相同的HashCode,这样无论如何他们都会有相同的索引.当然这种极端
的情况是极少见的,可以暂不考虑,但对于相同的HashCode经过取模,则会产中相同的索引,
或者不同的对象却具有相同的HashCode,当然具有相同的索引.

所以对于索引相同的对象,在该index位置存放了多个对象,这些值要想能正确区分,就要依
靠key本身和hashCode来识别.

事实上一个设计各好的HashTable,一般来说会比较平均地分布每个元素,因为Hashtable
的长度总是比实际元素的个数按一定比例进行自增(装填因子一般为0.75)左右,这样大多
数的索引位置只有一个对象,而很少的位置会有几个对象.所以Hashtable中的每个位置存
放的是一个链表,对于只有一个对象的位置,链表只有一个首节点(Entry),Entry的next为
null.然后有hashCode,key,value属性保存了该位置的对象的HashCode,key和value(对象
本身),如果有相同索引的对象进来则会进入链表的下一个节点.如果同一个位置中有多个
对象,根据HashCode和key可以在该链表中找到一个和查询的key相匹配的对象.

从上面我看可以看到,对于HashMap和Hashtable的存取性能有重大影响的首先是应该使该
数据结构中的元素尽量大可能具有不同的HashCode,虽然这并不能保证不同的HashCode
产生不同的index,但相同的HashCode一定产生相同的index,从而影响产生Hash冲突.

对于一个象,如果具有很多属性,把所有属性都参与散列,显然是一种笨拙的设计.因为对象
的HashCode()方法几乎无所不在地被自动调用,如equals比较,如果太多的对象参与了散列.
那么需要的操作常数时间将会增加很大.所以,挑选哪些属性参与散列绝对是一个编程水平
的问题.

从实现来说,一般的HashCode方法会这样:

return Attribute1.HashCode() + Attribute2.HashCode()...[+super.HashCode()],

 

我们知道,每次调用这个方法,都要重新对方法内的参与散列的对象重新计算一次它们的
HashCode的运算,如果一个对象的属性没有改变,仍然要每次都进行计算,所以如果设置一
个标记来缓存当前的散列码,只要当参与散列的对象改变时才重新计算,否则调用缓存的
hashCode,这可以从很大程度上提高性能.

默认的实现是将对象内部地址转化为整数作为HashCode,这当然能保证每个对象具有不同
的HasCode,因为不同的对象内部地址肯定不同(废话),但java语言并不能让程序员获取对
象内部地址,所以,让每个对象产生不同的HashCode有着很多可研究的技术.

如何从多个属性中采样出能具有多样性的hashCode的属性,这是一个性能和多样性相矛
盾的地方,如果所有属性都参与散列,当然hashCode的多样性将大大提高,但牺牲了性能,
而如果只有少量的属性采样散列,极端情况会产生大量的散列冲突,如对"人"的属性中,如
果用性别而不是姓名或出生日期,那将只有两个或几个可选的hashcode值,将产生一半以上
的散列冲突.所以如果可能的条件下,专门产生一个序列用来生成HashCode将是一个好的选
择(当然产生序列的性能要比所有属性参与散列的性能高的情况下才行,否则还不如直接用
所有属性散列).

如何对HashCode的性能和多样性求得一个平衡,可以参考相关算法设计的书,其实并不一定
要求非常的优秀,只要能尽最大可能减少散列值的聚集.重要的是我们应该记得HashCode对
于我们的程序性能有着生要的影响,在程序设计时应该时时加以注意.