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【09期】说说hashCode() 和 equals() 之间的关系？

程序员的成长之路

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2020-08-09 08:49

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来自：java面试题精选

上一篇关于介绍Object类下的几种方法时面试题时，提到equals()和hashCode()方法可能引出关于“hashCode() 和 equals() 之间的关系？”的面试题，本篇来解析一下这道基础面试题。
先祭一张图，可以思考一下为什么？

介绍

equals() 的作用是用来判断两个对象是否相等。
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。

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、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！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。
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。
import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时， hashCode()的值。
 *
 */
public class NormalHashCodeTest{

    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);
        Person p3 = new Person("aaa", 200);
        System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)\n", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
        System.out.printf("p1.equals(p3) : %s; p1(%d) p3(%d)\n", p1.equals(p3), p1.hashCode(), p3.hashCode());
    }

    /**
     * @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;
        }

        /** 
         * @desc 覆盖equals方法 
         */  
        public boolean equals(Object obj){  
            if(obj == null){  
                return false;  
            }  

            //如果是同一个对象返回true，反之返回false  
            if(this == obj){  
                return true;  
            }  

            //判断是否类型相同  
            if(this.getClass() != obj.getClass()){  
                return false;  
            }  

            Person person = (Person)obj;  
            return name.equals(person.name) && age==person.age;  
        } 
    }
}
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、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：

  • 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。

  • 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。
举例，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。
import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时， hashCode()的值。
 *
 */
public class ConflictHashCodeTest1{

    public static void main(String[] args) {
        // 新建Person对象，
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        Person p3 = new Person("aaa", 200);

        // 新建HashSet对象 
        HashSet set = new HashSet();
        set.add(p1);
        set.add(p2);
        set.add(p3);

        // 比较p1 和 p2， 并打印它们的hashCode()
        System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)\n", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
        // 打印set
        System.out.printf("set:%s\n", set);
    }

    /**
     * @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+")";
        }

        /** 
         * @desc 覆盖equals方法 
         */  
        @Override
        public boolean equals(Object obj){  
            if(obj == null){  
                return false;  
            }  

            //如果是同一个对象返回true，反之返回false  
            if(this == obj){  
                return true;  
            }  

            //判断是否类型相同  
            if(this.getClass() != obj.getClass()){  
                return false;  
            }  

            Person person = (Person)obj;  
            return name.equals(person.name) && age==person.age;  
        } 
    }
}
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。
那同时覆盖equals() 和 hashCode()方法呢？
import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时， hashCode()的值。
 *
 */
public class ConflictHashCodeTest2{

    public static void main(String[] args) {
        // 新建Person对象，
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        Person p3 = new Person("aaa", 200);
        Person p4 = new Person("EEE", 100);

        // 新建HashSet对象 
        HashSet set = new HashSet();
        set.add(p1);
        set.add(p2);
        set.add(p3);

        // 比较p1 和 p2， 并打印它们的hashCode()
        System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)\n", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
        // 比较p1 和 p4， 并打印它们的hashCode()
        System.out.printf("p1.equals(p4) : %s; p1(%d) p4(%d)\n", p1.equals(p4), p1.hashCode(), p4.hashCode());
        // 打印set
        System.out.printf("set:%s\n", set);
    }

    /**
     * @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;
        }

        /** 
         * @desc重写hashCode 
         */  
        @Override
        public int hashCode(){  
            int nameHash =  name.toUpperCase().hashCode();
            return nameHash ^ age;
        }

        /** 
         * @desc 覆盖equals方法 
         */  
        @Override
        public boolean equals(Object obj){  
            if(obj == null){  
                return false;  
            }  

            //如果是同一个对象返回true，反之返回false  
            if(this == obj){  
                return true;  
            }  

            //判断是否类型相同  
            if(this.getClass() != obj.getClass()){  
                return false;  
            }  

            Person person = (Person)obj;  
            return name.equals(person.name) && age==person.age;  
        } 
    }
}
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。

原则

1.同一个对象（没有发生过修改）无论何时调用hashCode()得到的返回值必须一样。
如果一个key对象在put的时候调用hashCode()决定了存放的位置，而在get的时候调用hashCode()得到了不一样的返回值，这个值映射到了一个和原来不一样的地方，那么肯定就找不到原来那个键值对了。
2.hashCode()的返回值相等的对象不一定相等，通过hashCode()和equals()必须能唯一确定一个对象。不相等的对象的hashCode()的结果可以相等。hashCode()在注意关注碰撞问题的时候，也要关注生成速度问题，完美hash不现实。
3.一旦重写了equals()函数（重写equals的时候还要注意要满足自反性、对称性、传递性、一致性），就必须重写hashCode()函数。而且hashCode()的生成哈希值的依据应该是equals()中用来比较是否相等的字段。
如果两个由equals()规定相等的对象生成的hashCode不等，对于hashMap来说，他们很可能分别映射到不同位置，没有调用equals()比较是否相等的机会，两个实际上相等的对象可能被插入不同位置，出现错误。其他一些基于哈希方法的集合类可能也会有这个问题。

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