hashCode的作用
要想了解一個方法的內在原理,我們首先需要明白它是干什么的,也就是這個方法的作用。在講解數組時(java提高篇(十八)------數組),我們提到數組是java中效率最高的數據結構,但是“最高”是有前提的。第一我們需要知道所查詢數據的所在位置。第二:如果我們進行迭代查找時,數據量一定要小,對于大數據量而言一般推薦集合。
在Java集合中有兩類,一類是List,一類是Set他們之間的區別就在于List集合中的元素師有序的,且可以重復,而Set集合中元素是無序不可重 復的。對于List好處理,但是對于Set而言我們要如何來保證元素不重復呢?通過迭代來equals()是否相等。數據量小還可以接受,當我們的數據量 大的時候效率可想而知(當然我們可以利用算法進行優化)。比如我們向HashSet插入1000數據,難道我們真的要迭代1000次,調用1000次 equals()方法嗎?hashCode提供了解決方案。怎么實現?我們先看hashCode的源碼(Object)。
public native int hashCode();
它是一個本地方法,它的實現與本地機器有關,這里我們暫且認為他返回的是對象存儲的物理位置(實際上不是,這里寫是便于理解)。當我們向一個集合中添加某 個元素,集合會首先調用hashCode方法,這樣就可以直接定位它所存儲的位置,若該處沒有其他元素,則直接保存。若該處已經有元素存在,就調用 equals方法來匹配這兩個元素是否相同,相同則不存,不同則散列到其他位置(具體情況請參考(Java提高篇()-----HashMap))。這樣 處理,當我們存入大量元素時就可以大大減少調用equals()方法的次數,極大地提高了效率。
所以hashCode在上面扮演的角色為尋域(尋 找某個對象在集合中區域位置)。hashCode可以將集合分成若干個區域,每個對象都可以計算出他們的hash碼,可以將hash碼分組,每個分組對應 著某個存儲區域,根據一個對象的hash碼就可以確定該對象所存儲區域,這樣就大大減少查詢匹配元素的數量,提高了查詢效率。
hashCode對于一個對象的重要性
hashCode重要么?不重要,對于List集合、數組而言,他就是一個累贅,但是對于HashMap、HashSet、HashTable而言,它變 得異常重要。所以在使用HashMap、HashSet、HashTable時一定要注意hashCode。對于一個對象而言,其hashCode過程就 是一個簡單的Hash算法的實現,其實現過程對你實現對象的存取過程起到非常重要的作用。
在前面LZ提到了HashMap和HashTable兩種數據結構,雖然他們存在若干個區別,但是他們的實現原理是相同的,這里我以HashTable為例闡述hashCode對于一個對象的重要性。
一個對象勢必會存在若干個屬性,如何選擇屬性來進行散列考驗著一個人的設計能力。如果我們將所有屬性進行散列,這必定會是一個糟糕的設計,因為對象的 hashCode方法無時無刻不是在被調用,如果太多的屬性參與散列,那么需要的操作數時間將會大大增加,這將嚴重影響程序的性能。但是如果較少屬相參與 散列,散列的多樣性會削弱,會產生大量的散列“沖突”,除了不能夠很好的利用空間外,在某種程度也會影響對象的查詢效率。其實這兩者是一個矛盾體,散列的 多樣性會帶來性能的降低。
那么如何對對象的hashCode進行設計,LZ也沒有經驗。從網上查到了這樣一種解決方案:設置一個緩存標識來緩存當前的散列碼,只有當參與散列的對象改變時才會重新計算,否則調用緩存的hashCode,這樣就可以從很大程度上提高性能。
在HashTable計算某個對象在table[]數組中的索引位置,其代碼如下:
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
為什么要&0x7FFFFFFF?因為某些對象的hashCode可能會為負值,與0x7FFFFFFF進行與運算可以確保index為一個正 數。通過這步我可以直接定位某個對象的位置,所以從理論上來說我們是完全可以利用hashCode直接定位對象的散列表中的位置,但是為什么會存在一個 key-value的鍵值對,利用key的hashCode來存入數據而不是直接存放value呢?這就關系HashTable性能問題的最重要的問 題:Hash沖突!
我們知道沖突的產生是由于不同的對象產生了相同的散列碼,假如我們設計對象的散列碼可以確保99.999999999%的不重復,但是有一種絕對且幾乎不 可能遇到的沖突你是絕對避免不了的。我們知道hashcode返回的是int,它的值只可能在int范圍內。如果我們存放的數據超過了int的范圍呢?這 樣就必定會產生兩個相同的index,這時在index位置處會存儲兩個對象,我們就可以利用key本身來進行判斷。所以具有相索引的對象,在該 index位置處存在多個對象,我們必須依靠key的hashCode和key本身來進行區分。
hashCode與equals
在Java中hashCode的實現總是伴隨著equals,他們是緊密配合的,你要是自己設計了其中一個,就要設計另外一個。當然在多數情況下,這兩個 方法是不用我們考慮的,直接使用默認方法就可以幫助我們解決很多問題。但是在有些情況,我們必須要自己動手來實現它,才能確保程序更好的運作。
對于equals,我們必須遵循如下規則:
對稱性:如果x.equals(y)返回是“true”,那么y.equals(x)也應該返回是“true”。
反射性:x.equals(x)必須返回是“true”。
類推性:如果x.equals(y)返回是“true”,而且y.equals(z)返回是“true”,那么z.equals(x)也應該返回是“true”。
一致性:如果x.equals(y)返回是“true”,只要x和y內容一直不變,不管你重復x.equals(y)多少次,返回都是“true”。
任何情況下,x.equals(null),永遠返回是“false”;x.equals(和x不同類型的對象)永遠返回是“false”。
對于hashCode,我們應該遵循如下規則:
1. 在一個應用程序執行期間,如果一個對象的equals方法做比較所用到的信息沒有被修改的話,則對該對象調用hashCode方法多次,它必須始終如一地返回同一個整數。
2. 如果兩個對象根據equals(Object o)方法是相等的,則調用這兩個對象中任一對象的hashCode方法必須產生相同的整數結果。
3. 如果兩個對象根據equals(Object o)方法是不相等的,則調用這兩個對象中任一個對象的hashCode方法,不要求產生不同的整數結果。但如果能不同,則可能提高散列表的性能。
至于兩者之間的關聯關系,我們只需要記住如下即可:
如果x.equals(y)返回“true”,那么x和y的hashCode()必須相等。
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。
理清了上面的關系我們就知道他們兩者是如何配合起來工作的。先看下圖:

整個處理流程是:
1、判斷兩個對象的hashcode是否相等,若不等,則認為兩個對象不等,完畢,若相等,則比較equals。
2、若兩個對象的equals不等,則可以認為兩個對象不等,否則認為他們相等。
實例:

public class Person { private int age; private int sex; //0:男,1:女 private String name; private final int PRIME = 37; Person(int age ,int sex ,String name){ this.age = age; this.sex = sex; this.name = name; } /** 省略getter、setter方法 **/ @Override public int hashCode() { System.out.println("調用hashCode方法..........."); int hashResult = 1; hashResult = (hashResult + Integer.valueOf(age).hashCode() + Integer.valueOf(sex).hashCode()) * PRIME; hashResult = PRIME * hashResult + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); System.out.println("name:"+name +" hashCode:" + hashResult); return hashResult; } /** * 重寫hashCode() */ public boolean equals(Object obj) { System.out.println("調用equals方法..........."); if(obj == null){ return false; } if(obj.getClass() != this.getClass()){ return false; } if(this == obj){ return true; } Person person = (Person) obj; if(getAge() != person.getAge() || getSex()!= person.getSex()){ return false; } if(getName() != null){ if(!getName().equals(person.getName())){ return false; } } else if(person != null){ return false; } return true; } }

該Bean為一個標準的Java Bean,重新實現了hashCode方法和equals方法。
public class Main extends JPanel { public static void main(String[] args) { Set<Person> set = new HashSet<Person>(); Person p1 = new Person(11, 1, "張三"); Person p2 = new Person(12, 1, "李四"); Person p3 = new Person(11, 1, "張三"); Person p4 = new Person(11, 1, "李四"); //只驗證p1、p3 System.out.println("p1 == p3? :" + (p1 == p3)); System.out.println("p1.equals(p3)?:"+p1.equals(p3)); System.out.println("-----------------------分割線--------------------------"); set.add(p1); set.add(p2); set.add(p3); set.add(p4); System.out.println("set.size()="+set.size()); } }
運行結果如下:

從上圖可以看出,程序調用四次hashCode方法,一次equals方法,其set的長度只有3。add方法運行流程完全符合他們兩者之間的處理流程。