HashMap与hashCode以及equals

来源：互联网发布：剑三成男脸型数据网盘编辑：程序博客网时间：2024/04/30 11:29

http://blog.csdn.net/kobejayandy/article/details/16370027

热心的读者贡献了更多的关于HashMap的问题：

为什么String, Interger这样的wrapper类适合作为键？ String, Interger这样的wrapper类作为HashMap的键是再适合不过了，而且String最为常用。因为String是不可变的，也是final的，而且已经重写了equals()和hashCode()方法了。其他的wrapper类也有这个特点。不可变性是必要的，因为为了要计算hashCode()，就要防止键值改变，如果键值在放入时和获取时返回不同的hashcode的话，那么就不能从HashMap中找到你想要的对象。不可变性还有其他的优点如线程安全。如果你可以仅仅通过将某个field声明成final就能保证hashCode是不变的，那么请这么做吧。因为获取对象的时候要用到equals()和hashCode()方法，那么键对象正确的重写这两个方法是非常重要的。如果两个不相等的对象返回不同的hashcode的话，那么碰撞的几率就会小些，这样就能提高HashMap的性能。
我们可以使用自定义的对象作为键吗？这是前一个问题的延伸。当然你可能使用任何对象作为键，只要它遵守了equals()和hashCode()方法的定义规则，并且当对象插入到Map中之后将不会再改变了。如果这个自定义对象时不可变的，那么它已经满足了作为键的条件，因为当它创建之后就已经不能改变了。
我们可以使用CocurrentHashMap来代替HashTable吗？这是另外一个很热门的面试题，因为ConcurrentHashMap越来越多人用了。我们知道HashTable是synchronized的，但是ConcurrentHashMap同步性能更好，因为它仅仅根据同步级别对map的一部分进行上锁。ConcurrentHashMap当然可以代替HashTable，但是HashTable提供更强的线程安全性。看看这篇博客查看Hashtable和ConcurrentHashMap的区别。

我个人很喜欢这个问题，因为这个问题的深度和广度，也不直接的涉及到不同的概念。让我们再来看看这些问题设计哪些知识点：

hashing的概念
HashMap中解决碰撞的方法
equals()和hashCode()的应用，以及它们在HashMap中的重要性
不可变对象的好处
HashMap多线程的条件竞争
重新调整HashMap的大小

总结

HashMap的工作原理

HashMap基于hashing原理，我们通过put()和get()方法储存和获取对象。当我们将键值对传递给put()方法时，它调用键对象的hashCode()方法来计算hashcode，让后找到bucket位置来储存值对象。当获取对象时，通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后返回值对象。HashMap使用LinkedList来解决碰撞问题，当发生碰撞了，对象将会储存在LinkedList的下一个节点中。 HashMap在每个LinkedList节点中储存键值对对象。

当两个不同的键对象的hashcode相同时会发生什么？它们会储存在同一个bucket位置的LinkedList中。键对象的equals()方法用来找到键值对。

因为HashMap的好处非常多，我曾经在电子商务的应用中使用HashMap作为缓存。因为金融领域非常多的运用Java，也出于性能的考虑，我们会经常用到HashMap和ConcurrentHashMap。你可以查看更多的关于HashMap和HashTable的文章。

HashSet和HashMap一直都是JDK中最常用的两个类，HashSet要求不能存储相同的对象，HashMap要求不能存储相同的键。
那么Java运行时环境是如何判断HashSet中相同对象、HashMap中相同键的呢？当存储了“相同的东西”之后Java运行时环境又将如何来维护呢？

在研究这个问题之前，首先说明一下JDK对equals(Object obj)和hashcode()这两个方法的定义和规范：
在Java中任何一个对象都具备equals(Object obj)和hashcode()这两个方法，因为他们是在Object类中定义的。
equals(Object obj)方法用来判断两个对象是否“相同”，如果“相同”则返回true，否则返回false。
hashcode()方法返回一个int数，在Object类中的默认实现是“将该对象的内部地址转换成一个整数返回”。
接下来有两个个关于这两个方法的重要规范(我只是抽取了最重要的两个,其实不止两个)：
规范1：若重写equals(Object obj)方法，有必要重写hashcode()方法，确保通过equals(Object obj)方法判断结果为true的两个对象具备相等的hashcode()返回值。说得简单点就是：“如果两个对象相同，那么他们的hashcode应该相等”。不过请注意：这个只是规范，如果你非要写一个类让equals(Object obj)返回true而hashcode()返回两个不相等的值，编译和运行都是不会报错的。不过这样违反了Java规范，程序也就埋下了BUG。
规范2：如果equals(Object obj)返回false，即两个对象“不相同”，并不要求对这两个对象调用hashcode()方法得到两个不相同的数。说的简单点就是：“如果两个对象不相同，他们的hashcode可能相同”。
根据这两个规范，可以得到如下推论：
1、如果两个对象equals，Java运行时环境会认为他们的hashcode一定相等。
2、如果两个对象不equals，他们的hashcode有可能相等。
3、如果两个对象hashcode相等，他们不一定equals。
4、如果两个对象hashcode不相等，他们一定不equals。

这样我们就可以推断Java运行时环境是怎样判断HashSet和HastMap中的两个对象相同或不同了。我的推断是：先判断hashcode是否相等，再判断是否equals。

测试程序如下：首先我们定义一个类，重写hashCode()和equals(Object obj)方法

Java代码

[java] view plaincopy

class A {
@Override
public boolean equals(Object obj) {
System.out.println("判断equals");
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
System.out.println("判断hashcode");
return 1;
}
}

然后写一个测试类，代码如下：

Java代码

[java] view plaincopy

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Map<A,Object> map = new HashMap<A, Object>();
map.put(new A(), new Object());
map.put(new A(), new Object());
System.out.println(map.size());
}
}

运行之后打印结果是：

判断hashcode
判断hashcode
判断equals
2

可以看出，Java运行时环境会调用new A()这个对象的hashcode()方法。其中：
打印出的第一行“判断hashcode”是第一次map.put(new A(), new Object())所打印出的。
接下来的“判断hashcode”和“判断equals”是第二次map.put(new A(), new Object())所打印出来的。

那么为什么会是这样一个打印结果呢？我是这样分析的：
1、当第一次map.put(new A(), new Object())的时候，Java运行时环境就会判断这个map里面有没有和现在添加的 new A()对象相同的键，判断方法：调用new A()对象的hashcode()方法，判断map中当前是不是存在和new A()对象相同的HashCode。显然，这时候没有相同的，因为这个map中都还没有东西。所以这时候hashcode不相等，则没有

[java] view plaincopy

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
class A {
@Override
public boolean equals(Object obj) {
System.out.println("判断equals");
return true;
}
@Override
public int hashCode() {
System.out.println("判断hashcode");
return 1;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Map<A,Object> map = new HashMap<A, Object>();
map.put(new A(), new Object());
map.put(new A(), new Object());
System.out.println(map.size());
}
}

必要再调用 equals(Object obj)方法了。参见推论4（如果两个对象hashcode不相等，他们一定不equals）
2、当第二次map.put(new A(), new Object())的时候，Java运行时环境再次判断，这时候发现了map中有两个相同的hashcode（因为我重写了A类的hashcode()方法永远都返回1），所以有必要调用equals(Object obj)方法进行判断了。参见推论3（如果两个对象hashcode相等，他们不一定equals），然后发现两个对象不equals（因为我重写了equals(Object obj)方法，永远都返回false）。
3、这时候判断结束，判断结果：两次存入的对象不是相同的对象。所以最后打印map的长度的时候显示结果是：2。

改写程序如下：

Java代码

运行之后打印结果是：

判断hashcode
判断hashcode
判断equals
1

显然这时候map的长度已经变成1了，因为Java运行时环境认为存入了两个相同的对象。原因可根据上述分析方式进行分析。

以上分析的是HashMap，其实HashSet的底层本身就是通过HashMap来实现的，所以他的判断原理和HashMap是一样的，也是先判断hashcode再判断equals。

所以：写程序的时候应尽可能的按规范来，不然在不知不觉中就埋下了bug！

java中的==、equals()、hashCode()源码分析

在java编程或者面试中经常会遇到 == 、equals()的比较。自己看了看源码，结合实际的编程总结一下。

1. ==

　　java中的==是比较两个对象在JVM中的地址。比较好理解。看下面的代码：

1 public class ComAddr{2     public static void main(String[] args) throws Exception {3         String s1 = "nihao";4         String s2 = "nihao";5         String s3 = new String("nihao");6         System.out.println(s1 == s2);    //    true7         System.out.println(s1 == s3);    //    false8     }9 }

　　上述代码中：

　　(1)s1 == s2为true，是因为s1和s2都是字符串字面值"nihao"的引用，指向同一块地址，所以相等。

　　(2)s1 == s3为false，是因为通过new产生的对象在堆中，s3是堆中变量的引用，而是s1是指向字符串字面值"nihao"的引用，地址不同所以不相等。

2.equals()

　　equals是根类Obeject中的方法。源代码如下：

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

　　可见默认的equals方法，直接调用==，比较对象地址。

　不同的子类，可以重写此方法，进行两个对象的equals的判断。

　　String类源码中重写的equals方法如下，

 1     public boolean equals(Object anObject) { 2         if (this == anObject) { 3             return true; 4         } 5         if (anObject instanceof String) { 6             String anotherString = (String) anObject; 7             int n = value.length; 8             if (n == anotherString.value.length) { 9                 char v1[] = value;10                 char v2[] = anotherString.value;11                 int i = 0;12                 while (n-- != 0) {13                     if (v1[i] != v2[i])14                             return false;15                     i++;16                 }17                 return true;18             }19         }20         return false;21     }

　　从上面的代码中可以看到，

　　(1)String类中的equals首先比较地址，如果是同一个对象的引用，可知对象相等，返回true。

　　(2)若果不是同一个对象，equals方法挨个比较两个字符串对象内的字符，只有完全相等才返回true，否则返回false。

3.hashcode()

　　hashCode是根类Obeject中的方法。

　　默认情况下，Object中的hashCode() 返回对象的32位jvm内存地址。也就是说如果对象不重写该方法，则返回相应对象的32为JVM内存地址。

　　String类源码中重写的hashCode方法如下，

 1 public int hashCode() { 2     int h = hash;    //Default to 0 ### String类中的私有变量， 3     if (h == 0 && value.length > 0) {    //private final char value[]; ### Sting类中保存的字符串内容的的数组 4         char val[] = value; 5  6         for (int i = 0; i < value.length; i++) { 7             h = 31 * h + val[i]; 8         } 9         hash = h;10     }11     return h;12 }

　　String源码中使用private final char value[];保存字符串内容，因此String是不可变的。

　　看下面的例子，没有重写hashCode方法的类，直接返回32位对象在JVM中的地址；Long类重写了hashCode方法，返回计算出的hashCode数值：

 1 public class ComHashcode{ 2     public static void main(String[] args) throws Exception { 3         ComHashcode a = new ComHashcode(); 4         ComHashcode b = new ComHashcode(); 5         System.out.println(a.hashCode());    //870919696 6         System.out.println(b.hashCode());    //298792720 7          8         Long num1 = new Long(8); 9         Long num2 = new Long(8);10         System.out.println(num1.hashCode());    //811         System.out.println(num2.hashCode());    //812     }13 }

总结：

(1)绑定。当equals方法被重写时，通常有必要重写hashCode 方法，以维护 hashCode 方法的常规协定，该协定声明相等对象必须具有相等的哈希码。

(2)绑定原因。Hashtable实现一个哈希表，为了成功地在哈希表中存储和检索对象，用作键的对象必须实现hashCode 方法和 equals 方法。同(1)，必须保证equals相等的对象，hashCode 也相等。因为哈希表通过hashCode检索对象。

(3)默认。

　　==默认比较对象在JVM中的地址。

　　hashCode 默认返回对象在JVM中的存储地址。

　　equal比较对象，默认也是比较对象在JVM中的地址，同==

参考：

http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/

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