详解equals()方法和hashCode()方法

基类Object提供的一些方法：
equals()方法：用于判断两个对象是否相等
hashCode()方法：用于计算对象的哈希码
两者都可以被重写

一、equals()方法
Object类中equals()：

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

JDK中说明了实现equals()方法应该遵守的约定：
（1）自反性：x.equals(x)必须返回true
（2）对称性：x.equals(y)与y.equals(x)的返回值必须相等
（3）传递性：x.equals(y)为true，y.equals(z)也为true，那么x.equals(z)必须为true
（4）一致性：如果对象x和y在equals()中使用的信息都没有改变，那么x.equals(y)值始终不变
（5）非null：x不是null，y为null，则x.equals(y)必须为false

二、hashCode()方法
1、Object的hashCode()
Object类中hashCode()方法的声明：
public native int hashCode();
实际上，该方法将对象在内存中的地址作为哈希码返回，可以保证不同对象的返回值不同
JDK中对hashCode()方法的作用，以及实现时的注意事项做了说明：
（1）hashCode()在哈希表中起作用，如java.util.HashMap
（2）如果对象在equals()中使用的信息都没有改变，那么hashCode()值始终不变
（3）如果两个对象使用equals()方法判断为相等，则hashCode()方法也应该相等
（4）如果两个对象使用equals()方法判断为不相等，则不要求hashCode()也必须不相等；（不相等的对象产生不相同的hashCode可以提高哈希表的性能）

2、hashCode()的作用
当我们向哈希表（如HashSet、HashMap）中添加对象Object时，首先调用hashCode()方法计算obect的哈希码，通过哈希码可以直接定位object在哈希表中的位置（一般是哈希码对哈希表大小取余）。如果该位置没有对象，可以直接将obejct插入该位置；如果该位置有对象（可能有多个，通过链表实现），则调用equals()方法比较这些对象与object是否相等，如果相等，则不需要保存object；不过不相等，则该对象加入到链表中。

如果两个对象equals()相等，则它们在哈希表中只应该出现一次；如果hashCode()不相等，那么它们会被散列到哈希表的不同位置，哈希表中出现了不只一次。

实际上，在JVM中，加载的对象在内存中包括三部分：对象头、实例数据、填充。其中对象头包括指向对象所属类型的指针和MarkWord，而MarkWord中除了包含对象的GC分代年龄信息、加锁状态信息外，还包括了对象的hashCode；
对象实例数据是对象真正存储的有效信息；填充部分仅起到占位符的作用，原因是HotSpot要求对象起始地址必须是8字节的整数倍

三、String中的equals()和hashCode()实现

private final char value[];private int hash;public boolean equals(Object obj){    if(this==obj){        return true;    }    if(obj instanceof String){        String str=(String)obj;        int n=value.length;        if(n==str.value.length){            char v1[]=value;            char v2[]=str.value;            int i=0;            while(n--!=0){                if(v1[i]!=v2[i])                return false;                i++;            }            return true;        }        return false    }}public int hashCode(){    int h=hash;    if(h==0&&value.length>0){        char val[]=value;        for(int i=0;i<value.length;i++){            h=31*h+val[i];        }        hash=h;    }    return h;}

通过代码可以看出以下几点：
1、String的数据是final的，即一个String对象一旦创建，便不能修改；形如String s = “hello”; s = “world”;的语句，当s = “world”执行时，并不是字符串对象的值变为了”world”，而是新建了一个String对象，s引用指向了新对象。

2、String类将hashCode()的结果缓存为hash值，提高性能。

3、String对象equals()相等的条件是二者同为String对象，长度相同，且字符串值完全相同；不要求二者是同一个对象。

4、String的hashCode()计算公式为：s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]

关于hashCode()计算过程中，为什么使用了数字31，主要有以下原因：

1、使用质数计算哈希码，由于质数的特性，它与其他数字相乘之后，计算结果唯一的概率更大，哈希冲突的概率更小。

2、使用的质数越大，哈希冲突的概率越小，但是计算的速度也越慢；31是哈希冲突和性能的折中，实际上是实验观测的结果。

3、JVM会自动对31进行优化：31 * i == (i << 5) - i

四、如何重写hashCode()
本节先介绍重写hashCode()方法应该遵守的原则，再介绍通用的hashCode()重写方法。

1、重写hashcode()的原则
通过前面的描述我们知道，重写hashCode需要遵守以下原则：

（1）如果重写了equals()方法，检查条件“两个对象使用equals()方法判断为相等，则hashCode()方法也应该相等”是否成立，如果不成立，则重写hashCode ()方法。

（2）hashCode()方法不能太过简单，否则哈希冲突过多。

（3）hashCode()方法不能太过复杂，否则计算复杂度过高，影响性能。

2、hashCode()重写方法
《Effective Java》中提出了一种简单通用的hashCode算法
A、初始化一个整形变量，为此变量赋予一个非零的常数值，比如int result = 17;
B、选取equals方法中用于比较的所有域（之所以只选择equals()中使用的域，是为了保证上述原则的第1条），然后针对每个域的属性进行计算：
(1) 如果是boolean值，则计算f ? 1:0
(2) 如果是byte\char\short\int,则计算(int)f
(3) 如果是long值，则计算(int)(f ^ (f >>> 32))
(4) 如果是float值，则计算Float.floatToIntBits(f)
(5) 如果是double值，则计算Double.doubleToLongBits(f)，然后返回的结果是long,再用规则(3)去处理long,得到int
(6) 如果是对象应用，如果equals方法中采取递归调用的比较方式，那么hashCode中同样采取递归调用hashCode的方式。否则需要为这个域计算一个范式，比如当这个域的值为null的时候，那么hashCode 值为0
(7) 如果是数组，那么需要为每个元素当做单独的域来处理。java.util.Arrays.hashCode方法包含了8种基本类型数组和引用数组的hashCode计算，算法同上。
C、最后，把每个域的散列码合并到对象的哈希码中。

下面通过一个例子进行说明。在该例中，Person类重写了equals()方法和hashCode()方法。因为equals()方法中只使用了name域和age域，所以hashCode()方法中，也只计算name域和age域。
对于String类型的name域，直接使用了String的hashCode()方法；对于int类型的age域，直接用其值作为该域的hash。

public class Person{    private String name;    private int age;    private boolean gender;    public Person(){        super();    }    public String getName(){return name;}    public void setName(String name){        this.name=name;    }    public int getAge(){        return age;    }    public void setAge(int age){        this.age=age;    }    public boolean isGender(){        return gender;    }    public void setGender(boolean gender){        this.gender=gender;    }    public boolean equals(Object obj){        if(this==obj){            return true;        }        if(obj instanceof Person){            Person person=(Person)obj;            if(this.getName().equals(person.getName())&&            this.getAge()==person.getAge()){                return true;            }else{                return false;            }        }        return false;    }    public int hashCode(){        int hash=17;        hash=hash*31+getName().hashCode();        hash=hash*31+getAge();        return hash;    }}