深入理解Java集合框架系列-第二章、Java集合中的hashCode方法

 

众所周知，Java中的集合框架有三大类，一类是List，一类是Set,另一类是Queue。List内的元素是有序的，元素可以重复。Set元素无序，但元素不可重复。要想保证元素不重复，两个元素是否重复应该依据什么来判断呢？用Object.equals方法。但若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。也就是说若集合中已有10000个元素，那么第10001个元素加入集合时，它就要调用10000次equals方法。这显然会大大降低效率。那么有没有更好的方法了？
    Java中数据存储方式最底层的两种结构，一种是数组，另一种就是链表，数组的特点：连续空间，寻址迅速，但是在删除或者添加元素的时候需要有较大幅度的移动，所以查询速度快，增删较慢。而链表正好相反，由于空间不连续，寻址困难，增删元素只需修改指针，所以查询慢、增删快。

有没有一种数据结构来综合一下数组和链表，以便发挥他们各自的优势？答案是肯定的！就是：哈希表。哈希表具有较快（常量级）的查询速度，及相对较快的增删速度，所以很适合在海量数据的环境中使用。一般实现哈希表的方法采用“拉链法”，我们可以理解为“链表的数组”，见上图：

从上图中，我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的，一个长度为16的数组中，每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。它的内部其实是用一个Entity数组来实现的，属性有key、value、next。

当HashMap、HashTable、HashSet等集合对象接收一个元素时，默认根据该对象的内存地址算出hashCode，看它属于哪一个具体的数组元素，在这个数组元素里调用equeals方法。这么做确实提高了效率。但一个面临问题：若两个对象equals相等，但不在一个数组元素里，根本没有机会进行比较，会被认为是不同的对象。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。也告诉我们重写equals方法，一定要重写hashCode方法。

2、如果两个对象的hashCode相同，它们并不一定相同，这里的对象相同指的是用eqauls方法比较。

如下代码，如果没有重写hashCode()和equals(),则输出3，如果重写hashCode()和equals()，则输出值为1。Coordinate的代码请查看上一篇文章。

Coordinate c1=new Coordinate(12,34);

Coordinate c2=new Coordinate(12,34);

Coordinate c3=new Coordinate(12,34);

Set<Coordinate> sets=new HashSet<Coordinate>();

  sets.add(c1);

  sets.add(c2);

  sets.add(c3);

System.out.println(sets.size());