hashCode的作用
要想了解一個(gè)方法的內(nèi)在原理，我們首先需要明白它是干什么的，也就是這個(gè)方法的作用。在講解數(shù)組時(shí)（java提高篇（十八）------數(shù)組），我們提到數(shù)組是java中效率最高的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但是“最高”是有前提的。第一我們需要知道所查詢數(shù)據(jù)的所在位置。第二：如果我們進(jìn)行迭代查找時(shí)，數(shù)據(jù)量一定要小，對(duì)于大數(shù)據(jù)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(qū)別就在于List集合中的元素師有序的，且可以重復(fù)，而Set集合中元素是無(wú)序不可重 復(fù)的。對(duì)于List好處理，但是對(duì)于Set而言我們要如何來(lái)保證元素不重復(fù)呢？通過(guò)迭代來(lái)equals()是否相等。數(shù)據(jù)量小還可以接受，當(dāng)我們的數(shù)據(jù)量 大的時(shí)候效率可想而知（當(dāng)然我們可以利用算法進(jìn)行優(yōu)化）。比如我們向HashSet插入1000數(shù)據(jù)，難道我們真的要迭代1000次，調(diào)用1000次 equals()方法嗎？hashCode提供了解決方案。怎么實(shí)現(xiàn)？我們先看hashCode的源碼(Object)。
public native int hashCode();
它是一個(gè)本地方法，它的實(shí)現(xiàn)與本地機(jī)器有關(guān)，這里我們暫且認(rèn)為他返回的是對(duì)象存儲(chǔ)的物理位置（實(shí)際上不是，這里寫是便于理解）。當(dāng)我們向一個(gè)集合中添加某 個(gè)元素，集合會(huì)首先調(diào)用hashCode方法，這樣就可以直接定位它所存儲(chǔ)的位置，若該處沒(méi)有其他元素，則直接保存。若該處已經(jīng)有元素存在，就調(diào)用 equals方法來(lái)匹配這兩個(gè)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(qǐng)參考（Java提高篇（）-----HashMap））。這樣 處理，當(dāng)我們存入大量元素時(shí)就可以大大減少調(diào)用equals()方法的次數(shù)，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(gè)對(duì)象在集合中區(qū)域位置）。hashCode可以將集合分成若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)對(duì)象都可以計(jì)算出他們的hash碼，可以將hash碼分組，每個(gè)分組對(duì)應(yīng) 著某個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，根據(jù)一個(gè)對(duì)象的hash碼就可以確定該對(duì)象所存儲(chǔ)區(qū)域，這樣就大大減少查詢匹配元素的數(shù)量，提高了查詢效率。
hashCode對(duì)于一個(gè)對(duì)象的重要性
hashCode重要么？不重要，對(duì)于List集合、數(shù)組而言，他就是一個(gè)累贅，但是對(duì)于HashMap、HashSet、HashTable而言，它變 得異常重要。所以在使用HashMap、HashSet、HashTable時(shí)一定要注意hashCode。對(duì)于一個(gè)對(duì)象而言，其hashCode過(guò)程就 是一個(gè)簡(jiǎn)單的Hash算法的實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程對(duì)你實(shí)現(xiàn)對(duì)象的存取過(guò)程起到非常重要的作用。
在前面LZ提到了HashMap和HashTable兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，雖然他們存在若干個(gè)區(qū)別，但是他們的實(shí)現(xiàn)原理是相同的，這里我以HashTable為例闡述hashCode對(duì)于一個(gè)對(duì)象的重要性。
一個(gè)對(duì)象勢(shì)必會(huì)存在若干個(gè)屬性，如何選擇屬性來(lái)進(jìn)行散列考驗(yàn)著一個(gè)人的設(shè)計(jì)能力。如果我們將所有屬性進(jìn)行散列，這必定會(huì)是一個(gè)糟糕的設(shè)計(jì)，因?yàn)閷?duì)象的 hashCode方法無(wú)時(shí)無(wú)刻不是在被調(diào)用，如果太多的屬性參與散列，那么需要的操作數(shù)時(shí)間將會(huì)大大增加，這將嚴(yán)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(huì)削弱，會(huì)產(chǎn)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(huì)影響對(duì)象的查詢效率。其實(shí)這兩者是一個(gè)矛盾體，散列的 多樣性會(huì)帶來(lái)性能的降低。
那么如何對(duì)對(duì)象的hashCode進(jìn)行設(shè)計(jì)，LZ也沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)。從網(wǎng)上查到了這樣一種解決方案：設(shè)置一個(gè)緩存標(biāo)識(shí)來(lái)緩存當(dāng)前的散列碼，只有當(dāng)參與散列的對(duì)象改變時(shí)才會(huì)重新計(jì)算，否則調(diào)用緩存的hashCode，這樣就可以從很大程度上提高性能。
在HashTable計(jì)算某個(gè)對(duì)象在table[]數(shù)組中的索引位置，其代碼如下：
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
為什么要&0x7FFFFFFF？因?yàn)槟承?duì)象的hashCode可能會(huì)為負(fù)值，與0x7FFFFFFF進(jìn)行與運(yùn)算可以確保index為一個(gè)正 數(shù)。通過(guò)這步我可以直接定位某個(gè)對(duì)象的位置，所以從理論上來(lái)說(shuō)我們是完全可以利用hashCode直接定位對(duì)象的散列表中的位置，但是為什么會(huì)存在一個(gè) key-value的鍵值對(duì)，利用key的hashCode來(lái)存入數(shù)據(jù)而不是直接存放value呢？這就關(guān)系HashTable性能問(wèn)題的最重要的問(wèn) 題:Hash沖突！
我們知道沖突的產(chǎn)生是由于不同的對(duì)象產(chǎn)生了相同的散列碼，假如我們?cè)O(shè)計(jì)對(duì)象的散列碼可以確保99.999999999%的不重復(fù)，但是有一種絕對(duì)且?guī)缀醪?可能遇到的沖突你是絕對(duì)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(nèi)。如果我們存放的數(shù)據(jù)超過(guò)了int的范圍呢？這 樣就必定會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)相同的index，這時(shí)在index位置處會(huì)存儲(chǔ)兩個(gè)對(duì)象，我們就可以利用key本身來(lái)進(jìn)行判斷。所以具有相索引的對(duì)象，在該 index位置處存在多個(gè)對(duì)象，我們必須依靠key的hashCode和key本身來(lái)進(jìn)行區(qū)分。
hashCode與equals
在Java中hashCode的實(shí)現(xiàn)總是伴隨著equals，他們是緊密配合的，你要是自己設(shè)計(jì)了其中一個(gè)，就要設(shè)計(jì)另外一個(gè)。當(dāng)然在多數(shù)情況下，這兩個(gè) 方法是不用我們考慮的，直接使用默認(rèn)方法就可以幫助我們解決很多問(wèn)題。但是在有些情況，我們必須要自己動(dòng)手來(lái)實(shí)現(xiàn)它，才能確保程序更好的運(yùn)作。
對(duì)于equals，我們必須遵循如下規(guī)則：
對(duì)稱性：如果x.equals(y)返回是“true”，那么y.equals(x)也應(yīng)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(yīng)該返回是“true”。
一致性：如果x.equals(y)返回是“true”，只要x和y內(nèi)容一直不變，不管你重復(fù)x.equals(y)多少次，返回都是“true”。
任何情況下，x.equals(null)，永遠(yuǎn)返回是“false”；x.equals(和x不同類型的對(duì)象)永遠(yuǎn)返回是“false”。
對(duì)于hashCode，我們應(yīng)該遵循如下規(guī)則：
1. 在一個(gè)應(yīng)用程序執(zhí)行期間，如果一個(gè)對(duì)象的equals方法做比較所用到的信息沒(méi)有被修改的話，則對(duì)該對(duì)象調(diào)用hashCode方法多次，它必須始終如一地返回同一個(gè)整數(shù)。
2. 如果兩個(gè)對(duì)象根據(jù)equals(Object o)方法是相等的，則調(diào)用這兩個(gè)對(duì)象中任一對(duì)象的hashCode方法必須產(chǎn)生相同的整數(shù)結(jié)果。
3. 如果兩個(gè)對(duì)象根據(jù)equals(Object o)方法是不相等的，則調(diào)用這兩個(gè)對(duì)象中任一個(gè)對(duì)象的hashCode方法，不要求產(chǎn)生不同的整數(shù)結(jié)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(guān)聯(lián)關(guān)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(guān)系我們就知道他們兩者是如何配合起來(lái)工作的。先看下圖：
整個(gè)處理流程是：
1、判斷兩個(gè)對(duì)象的hashcode是否相等，若不等，則認(rèn)為兩個(gè)對(duì)象不等，完畢，若相等，則比較equals。
2、若兩個(gè)對(duì)象的equals不等，則可以認(rèn)為兩個(gè)對(duì)象不等，否則認(rèn)為他們相等。
實(shí)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(diào)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(diào)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Java Bean，重新實(shí)現(xiàn)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(yàn)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(yùn)行結(jié)果如下：
從上圖可以看出，程序調(diào)用四次hashCode方法，一次equals方法，其set的長(zhǎng)度只有3。add方法運(yùn)行流程完全符合他們兩者之間的處理流程。