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Java hashCode() 和 equals()详解

本章的内容主要解决下面几个问题:

equals() 的作用是什么

equals() 与 == 的区别是什么

hashCode() 的作用是什么

hashCode() 和 equals() 之间有什么联系?


第1部分 equals() 的作用

equals() 的作用是 用来判断两个对象是否相等

equals() 定义在JDK的Object.java中。通过判断两个对象的地址是否相等(即,是否是同一个对象)来区分它们是否相等。源码如下:

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

既然Object.java中定义了equals()方法,这就意味着所有的Java类都实现了equals()方法,所有的类都可以通过equals()去比较两个对象是否相等。 但是,我们已经说过,使用默认的“equals()”方法,等价于“==”方法。因此,我们通常会重写equals()方法:若两个对象的内容相等,则equals()方法返回true;否则,返回fasle。

下面根据“类是否覆盖equals()方法”,将它分为2类。
(01) 若某个类没有覆盖equals()方法,当它的通过equals()比较两个对象时,实际上是比较两个对象是不是同一个对象。这时,等价于通过“==”去比较这两个对象。
(02) 我们可以覆盖类的equals()方法,来让equals()通过其它方式比较两个对象是否相等。通常的做法是:若两个对象的内容相等,则equals()方法返回true;否则,返回fasle。

下面,举例对上面的2种情况进行说明。

1.  “没有覆盖equals()方法”的情况

代码如下 (EqualsTest1.java)

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc equals()的测试程序。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
public class EqualsTest1{

    public static void main(String[] args) {
        // 新建2个相同内容的Person对象,
        // 再用equals比较它们是否相等
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        System.out.printf("%s\n", p1.equals(p2));
    }

    /**
     * @desc Person类。
     */
    private static class Person {
        int age;
        String name;

        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        public String toString() {
            return name + " - " +age;
        }
    }
}
复制代码

运行结果

false

结果分析

我们通过 p1.equals(p2) 来“比较p1和p2是否相等时”。实际上,调用的Object.java的equals()方法,即调用的 (p1==p2) 。它是比较“p1和p2是否是同一个对象”。
而由 p1 和 p2 的定义可知,它们虽然内容相同;但它们是两个不同的对象!因此,返回结果是false。

 

2. “覆盖equals()方法的情况

我们修改上面的EqualsTest1.java覆盖equals()方法

代码如下 (EqualsTest2.java)

复制代码
 1 import java.util.*;
 2 import java.lang.Comparable;
 3 
 4 /**
 5  * @desc equals()的测试程序。
 6  *
 7  * @author skywang
 8  * @emai kuiwu-wang@163.com
 9  */
10 public class EqualsTest2{
11 
12     public static void main(String[] args) {
13         // 新建2个相同内容的Person对象,
14         // 再用equals比较它们是否相等
15         Person p1 = new Person("eee", 100);
16         Person p2 = new Person("eee", 100);
17         System.out.printf("%s\n", p1.equals(p2));
18     }
19 
20     /**
21      * @desc Person类。
22      */
23     private static class Person {
24         int age;
25         String name;
26 
27         public Person(String name, int age) {
28             this.name = name;
29             this.age = age;
30         }
31 
32         public String toString() {
33             return name + " - " +age;
34         }
35 
36         /** 
37          * @desc 覆盖equals方法 
38          */  
39         @Override
40         public boolean equals(Object obj){  
41             if(obj == null){  
42                 return false;  
43             }  
44               
45             //如果是同一个对象返回true,反之返回false  
46             if(this == obj){  
47                 return true;  
48             }  
49               
50             //判断是否类型相同  
51             if(this.getClass() != obj.getClass()){  
52                 return false;  
53             }  
54               
55             Person person = (Person)obj;  
56             return name.equals(person.name) && age==person.age;  
57         } 
58     }
59 }
复制代码

运行结果

true

结果分析

我们在EqualsTest2.java 中重写了Person的equals()函数:当两个Person对象的 name 和 age 都相等,则返回true。
因此,运行结果返回true。

 

讲到这里,顺便说一下java对equals()的要求。有以下几点:

1. 对称性:如果x.equals(y)返回是"true",那么y.equals(x)也应该返回是"true"。
2. 反射性:x.equals(x)必须返回是"true"。
3. 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"。
4. 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"。
5. 非空性,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"。

 

现在,再回顾一下equals()的作用:判断两个对象是否相等。当我们重写equals()的时候,可千万不好将它的作用给改变了!

 


第2部分 equals() 与 == 的区别是什么?

== : 它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即,判断两个对象是不试同一个对象。

equals() : 它的作用也是判断两个对象是否相等。但它一般有两种使用情况(前面第1部分已详细介绍过):
情况1,类没有覆盖equals()方法。则通过equals()比较该类的两个对象时,等价于通过“==”比较这两个对象。
情况2,类覆盖了equals()方法。一般,我们都覆盖equals()方法来两个对象的内容相等;若它们的内容相等,则返回true(即,认为这两个对象相等)。

 

下面,通过示例比较它们的区别。

代码如下

复制代码
 1 import java.util.*;
 2 import java.lang.Comparable;
 3 
 4 /**
 5  * @desc equals()的测试程序。
 6  *
 7  * @author skywang
 8  * @emai kuiwu-wang@163.com
 9  */
10 public class EqualsTest3{
11 
12     public static void main(String[] args) {
13         // 新建2个相同内容的Person对象,
14         // 再用equals比较它们是否相等
15         Person p1 = new Person("eee", 100);
16         Person p2 = new Person("eee", 100);
17         System.out.printf("p1.equals(p2) : %s\n", p1.equals(p2));
18         System.out.printf("p1==p2 : %s\n", p1==p2);
19     }
20 
21     /**
22      * @desc Person类。
23      */
24     private static class Person {
25         int age;
26         String name;
27 
28         public Person(String name, int age) {
29             this.name = name;
30             this.age = age;
31         }
32 
33         public String toString() {
34             return name + " - " +age;
35         }
36 
37         /** 
38          * @desc 覆盖equals方法 
39          */  
40         @Override
41         public boolean equals(Object obj){  
42             if(obj == null){  
43                 return false;  
44             }  
45               
46             //如果是同一个对象返回true,反之返回false  
47             if(this == obj){  
48                 return true;  
49             }  
50               
51             //判断是否类型相同  
52             if(this.getClass() != obj.getClass()){  
53                 return false;  
54             }  
55               
56             Person person = (Person)obj;  
57             return name.equals(person.name) && age==person.age;  
58         } 
59     }
60 }
复制代码

运行结果

p1.equals(p2) : true
p1==p2 : false

结果分析

在EqualsTest3.java 中:
(01) p1.equals(p2) 
这是判断p1和p2的内容是否相等。因为Person覆盖equals()方法,而这个equals()是用来判断p1和p2的内容是否相等,恰恰p1和p2的内容又相等;因此,返回true。

(02) p1==p2
这是判断p1和p2是否是同一个对象。由于它们是各自新建的两个Person对象;因此,返回false。

 


第3部分 hashCode() 的作用

hashCode() 的作用是获取哈希码,也称为散列码;它实际上是返回一个int整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。

hashCode() 定义在JDK的Object.java中,这就意味着Java中的任何类都包含有hashCode() 函数。
虽然,每个Java类都包含hashCode() 函数。但是,仅仅当创建并某个“类的散列表”(关于“散列表”见下面说明)时,该类的hashCode() 才有用(作用是:确定该类的每一个对象在散列表中的位置;其它情况下(例如,创建类的单个对象,或者创建类的对象数组等等),类的hashCode() 没有作用。
上面的散列表,指的是:Java集合中本质是散列表的类,如HashMap,Hashtable,HashSet。

也就是说:hashCode() 在散列表中才有用,在其它情况下没用。在散列表中hashCode() 的作用是获取对象的散列码,进而确定该对象在散列表中的位置。

 

OK!至此,我们搞清楚了:hashCode()的作用是获取散列码。但是,散列码是用来干什么的呢?为什么散列表需要散列码呢?要解决这些问题,就需要理解散列表!关于散列表的内容,非三言两语道的明白;大家可以通过下面几篇文章来学习:

[转载] 散列表(Hash Table)从理论到实用(上)

[转载] 散列表(Hash Table)从理论到实用(中)

[转载] 散列表(Hash Table)从理论到实用(下)

 

为了能理解后面的内容,这里简单的介绍一下散列码的作用。

我们都知道,散列表存储的是键值对(key-value),它的特点是:能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码!
散列表的本质是通过数组实现的。当我们要获取散列表中的某个“值”时,实际上是要获取数组中的某个位置的元素。而数组的位置,就是通过“键”来获取的;更进一步说,数组的位置,是通过“键”对应的散列码计算得到的。

下面,我们以HashSet为例,来深入说明hashCode()的作用。

假设,HashSet中已经有1000个元素。当插入第1001个元素时,需要怎么处理?因为HashSet是Set集合,它允许有重复元素。
“将第1001个元素逐个的和前面1000个元素进行比较”?显然,这个效率是相等低下的。散列表很好的解决了这个问题,它根据元素的散列码计算出元素在散列表中的位置,然后将元素插入该位置即可。对于相同的元素,自然是只保存了一个。
由此可知,若两个元素相等,它们的散列码一定相等;但反过来确不一定。在散列表中,
1、如果两个对象相等,那么它们的hashCode()值一定要相同;
2、如果两个对象hashCode()相等,它们并不一定相等。
注意:这是在散列表中的情况。在非散列表中一定如此!

 

对“hashCode()的作用”就谈这么多。

 


第4部分 hashCode() 和 equals() 的关系

接下面,我们讨论另外一个话题。网上很多文章将 hashCode() 和 equals 关联起来,有的讲的不透彻,有误导读者的嫌疑。在这里,我自己梳理了一下 “hashCode() 和 equals()的关系”。

我们以“类的用途”来将“hashCode() 和 equals()的关系”分2种情况来说明。

 

1. 第一种 不会创建“类对应的散列表”

这里所说的“不会创建类对应的散列表”是说:我们不会在HashSet, Hashtable, HashMap等等这些本质是散列表的数据结构中,用到该类。例如,不会创建该类的HashSet集合。

在这种情况下,该类的“hashCode() 和 equals() ”没有半毛钱关系的!
这种情况下,equals() 用来比较该类的两个对象是否相等。而hashCode() 则根本没有任何作用,所以,不用理会hashCode()。

下面,我们通过示例查看类的两个对象相等 以及 不等时hashCode()的取值。

源码如下 (NormalHashCodeTest.java):

 1 import java.util.*;
 2 import java.lang.Comparable;
 3 
 4 /**
 5  * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时, hashCode()的值。
 6  *
 7  * @author skywang
 8  * @emai kuiwu-wang@163.com
 9  */
10 public class NormalHashCodeTest{
11 
12     public static void main(String[] args) {
13         // 新建2个相同内容的Person对象,
14         // 再用equals比较它们是否相等
15         Person p1 = new Person("eee", 100);
16         Person p2 = new Person("eee", 100);
17         Person p3 = new Person("aaa", 200);
18         System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)\n", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
19         System.out.printf("p1.equals(p3) : %s; p1(%d) p3(%d)\n", p1.equals(p3), p1.hashCode(), p3.hashCode());
20     }
21 
22     /**
23      * @desc Person类。
24      */
25     private static class Person {
26         int age;
27         String name;
28 
29         public Person(String name, int age) {
30             this.name = name;
31             this.age = age;
32         }
33 
34         public String toString() {
35             return name + " - " +age;
36         }
37 
38         /** 
39          * @desc 覆盖equals方法 
40          */  
41         public boolean equals(Object obj){  
42             if(obj == null){  
43                 return false;  
44             }  
45               
46             //如果是同一个对象返回true,反之返回false  
47             if(this == obj){  
48                 return true;  
49             }  
50               
51             //判断是否类型相同  
52             if(this.getClass() != obj.getClass()){  
53                 return false;  
54             }  
55               
56             Person person = (Person)obj;  
57             return name.equals(person.name) && age==person.age;  
58         } 
59     }
60 }

运行结果

p1.equals(p2) : true; p1(1169863946) p2(1901116749)
p1.equals(p3) : false; p1(1169863946) p3(2131949076)

从结果也可以看出:p1和p2相等的情况下,hashCode()也不一定相等。

 

2. 第二种 会创建“类对应的散列表”

这里所说的“会创建类对应的散列表”是说:我们会在HashSet, Hashtable, HashMap等等这些本质是散列表的数据结构中,用到该类。例如,会创建该类的HashSet集合。

在这种情况下,该类的“hashCode() 和 equals() ”是有关系的:
1)、如果两个对象相等,那么它们的hashCode()值一定相同。
这里的相等是指,通过equals()比较两个对象时返回true。
2)、如果两个对象hashCode()相等,它们并不一定相等。
因为在散列表中,hashCode()相等,即两个键值对的哈希值相等。然而哈希值相等,并不一定能得出键值对相等。补充说一句:“两个不同的键值对,哈希值相等”,这就是哈希冲突。

此外,在这种情况下。若要判断两个对象是否相等,除了要覆盖equals()之外,也要覆盖hashCode()函数。否则,equals()无效。
例如,创建Person类的HashSet集合,必须同时覆盖Person类的equals() 和 hashCode()方法。
如果单单只是覆盖equals()方法。我们会发现,equals()方法没有达到我们想要的效果。

参考代码 (ConflictHashCodeTest1.java):

 1 import java.util.*;
 2 import java.lang.Comparable;
 3 
 4 /**
 5  * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时, hashCode()的值。
 6  *
 7  * @author skywang
 8  * @emai kuiwu-wang@163.com
 9  */
10 public class ConflictHashCodeTest1{
11 
12     public static void main(String[] args) {
13         // 新建Person对象,
14         Person p1 = new Person("eee", 100);
15         Person p2 = new Person("eee", 100);
16         Person p3 = new Person("aaa", 200);
17 
18         // 新建HashSet对象 
19         HashSet set = new HashSet();
20         set.add(p1);
21         set.add(p2);
22         set.add(p3);
23 
24         // 比较p1 和 p2, 并打印它们的hashCode()
25         System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)\n", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
26         // 打印set
27         System.out.printf("set:%s\n", set);
28     }
29 
30     /**
31      * @desc Person类。
32      */
33     private static class Person {
34         int age;
35         String name;
36 
37         public Person(String name, int age) {
38             this.name = name;
39             this.age = age;
40         }
41 
42         public String toString() {
43             return "("+name + ", " +age+")";
44         }
45 
46         /** 
47          * @desc 覆盖equals方法 
48          */  
49         @Override
50         public boolean equals(Object obj){  
51             if(obj == null){  
52                 return false;  
53             }  
54               
55             //如果是同一个对象返回true,反之返回false  
56             if(this == obj){  
57                 return true;  
58             }  
59               
60             //判断是否类型相同  
61             if(this.getClass() != obj.getClass()){  
62                 return false;  
63             }  
64               
65             Person person = (Person)obj;  
66             return name.equals(person.name) && age==person.age;  
67         } 
68     }
69 }

运行结果

p1.equals(p2) : true; p1(1169863946) p2(1690552137)
set:[(eee, 100), (eee, 100), (aaa, 200)]

结果分析

我们重写了Person的equals()。但是,很奇怪的发现:HashSet中仍然有重复元素:p1 和 p2。为什么会出现这种情况呢?

这是因为虽然p1 和 p2的内容相等,但是它们的hashCode()不等;所以,HashSet在添加p1和p2的时候,认为它们不相等。

 

下面,我们同时覆盖equals() 和 hashCode()方法。

参考代码 (ConflictHashCodeTest2.java):

复制代码
 1 import java.util.*;
 2 import java.lang.Comparable;
 3 
 4 /**
 5  * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时, hashCode()的值。
 6  *
 7  * @author skywang
 8  * @emai kuiwu-wang@163.com
 9  */
10 public class ConflictHashCodeTest2{
11 
12     public static void main(String[] args) {
13         // 新建Person对象,
14         Person p1 = new Person("eee", 100);
15         Person p2 = new Person("eee", 100);
16         Person p3 = new Person("aaa", 200);
17         Person p4 = new Person("EEE", 100);
18 
19         // 新建HashSet对象 
20         HashSet set = new HashSet();
21         set.add(p1);
22         set.add(p2);
23         set.add(p3);
24 
25         // 比较p1 和 p2, 并打印它们的hashCode()
26         System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)\n", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
27         // 比较p1 和 p4, 并打印它们的hashCode()
28         System.out.printf("p1.equals(p4) : %s; p1(%d) p4(%d)\n", p1.equals(p4), p1.hashCode(), p4.hashCode());
29         // 打印set
30         System.out.printf("set:%s\n", set);
31     }
32 
33     /**
34      * @desc Person类。
35      */
36     private static class Person {
37         int age;
38         String name;
39 
40         public Person(String name, int age) {
41             this.name = name;
42             this.age = age;
43         }
44 
45         public String toString() {
46             return name + " - " +age;
47         }
48 
49         /** 
50          * @desc重写hashCode 
51          */  
52         @Override
53         public int hashCode(){  
54             int nameHash =  name.toUpperCase().hashCode();
55             return nameHash ^ age;
56         }
57 
58         /** 
59          * @desc 覆盖equals方法 
60          */  
61         @Override
62         public boolean equals(Object obj){  
63             if(obj == null){  
64                 return false;  
65             }  
66               
67             //如果是同一个对象返回true,反之返回false  
68             if(this == obj){  
69                 return true;  
70             }  
71               
72             //判断是否类型相同  
73             if(this.getClass() != obj.getClass()){  
74                 return false;  
75             }  
76               
77             Person person = (Person)obj;  
78             return name.equals(person.name) && age==person.age;  
79         } 
80     }
81 }

运行结果

p1.equals(p2) : true; p1(68545) p2(68545)
p1.equals(p4) : false; p1(68545) p4(68545)
set:[aaa - 200, eee - 100]

结果分析

这下,equals()生效了,HashSet中没有重复元素。
比较p1和p2,我们发现:它们的hashCode()相等,通过equals()比较它们也返回true。所以,p1和p2被视为相等。
比较p1和p4,我们发现:虽然它们的hashCode()相等;但是,通过equals()比较它们返回false。所以,p1和p4被视为不相等。

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