【转】浅谈Java中的hashcode方法-白红宇

【转】浅谈Java中的hashcode方法

阅读量：4961 次

发布时间：2019-06-12

本文共 9910 字，大约阅读时间需要 33 分钟。

　　哈希表这个数据结构想必大多数人都不陌生，而且在很多地方都会利用到hash表来提高查找效率。在Java的Object类中有一个方法：

public native int hashCode();

　　根据这个方法的声明可知，该方法返回一个int类型的数值，并且是本地方法，因此在Object类中并没有给出具体的实现。

　　为何Object类需要这样一个方法？它有什么作用呢？今天我们就来具体探讨一下hashCode方法。

一、hashCode方法的作用

　　对于包含容器的程序设计语言来说，基本上都会涉及到hashCode。在Java中也一样，hashCode方法的主要作用是为了配合基于散列的集合一起正常运行，这样的散列集合包括HashSet、HashMap以及HashTable。

　　为什么这么说呢？考虑一种情况，当向集合中插入对象时，如何判别在集合中是否已经存在该对象了？（注意：集合中不允许重复的元素存在）

　　也许大多数人都会想到调用equals方法来逐个进行比较，这个方法确实可行。但是如果集合中已经存在一万条数据或者更多的数据，如果采用equals方法逐一比较，效率必然是一个问题。此时hashCode方法的作用就体现出来了，当集合要添加新的对象时，先调用这个对象的hashCode方法，得到对应的hashcode值，实际上HashMap的具体实现中会用一个table保存已经存进去的对象的hashcode值，如果table中没有该hashcode值，它就可以直接存进去，不用再进行任何比较了（跳过for循环，执行addEntry()）；如果存在该hashcode值，就调用它的equals方法与新元素进行比较，相同的话就不存了，不相同就散列到其它的地址，所以这里存在一个冲突解决的问题，这样一来实际调用equals方法的次数就大大降低了，说通俗一点：Java中的hashCode方法就是根据一定的规则将与对象相关的信息（比如对象的存储地址、对象的字段等）映射成一个数值，这个数值称为散列值。下面这段代码是java.util.HashMap中的put方法的具体实现：

1 public V put(K key, V value) { 2         if (key == null) 3             return putForNullKey(value); 4         int hash = hash(key.hashCode()); 5         int i = indexFor(hash, table.length); 6         for (Entry
     
       e = table[i]; e != null; e = e.next) { 7             Object k; 8             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { 9                 V oldValue = e.value;10                 e.value = value;11                 e.recordAccess(this);12                 return oldValue;13             }14         }15  16         modCount++;17         addEntry(hash, key, value, i);18         return null;19     }

　　put方法是用来向HashMap中添加新的元素，从put方法的具体实现可知，会先调用hashCode方法得到该元素的hashcode值，然后查看table中是否存在该hashcode值，如果存在，再调用equals方法重新确定是否存在该元素，如果存在，则更新value值，否则将新的元素添加到HashMap中。从这里可以看出，hashCode方法的存在是为了减少equals方法的调用次数，从而提高程序效率。

　　有些朋友误以为默认情况下，hashCode返回的就是对象的存储地址，事实上这种看法是不全面的，确实有些JVM在实现时是直接返回对象的存储地址，但是大多时候并不是这样，只能说可能和存储地址有一定关联。下面是HotSpot JVM中生成hash散列值的实现：

1 static inline intptr_t get_next_hash(Thread * Self, oop obj) { 2   intptr_t value = 0 ; 3   if (hashCode == 0) { 4      // This form uses an unguarded global Park-Miller RNG, 5      // so it's possible for two threads to race and generate the same RNG. 6      // On MP system we'll have lots of RW access to a global, so the 7      // mechanism induces lots of coherency traffic. 8      value = os::random() ; 9   } else10   if (hashCode == 1) {11      // This variation has the property of being stable (idempotent)12      // between STW operations.  This can be useful in some of the 1-013      // synchronization schemes.14      intptr_t addrBits = intptr_t(obj) >> 3 ;15      value = addrBits ^ (addrBits >> 5) ^ GVars.stwRandom ;16   } else17   if (hashCode == 2) {18      value = 1 ;            // for sensitivity testing19   } else20   if (hashCode == 3) {21      value = ++GVars.hcSequence ;22   } else23   if (hashCode == 4) {24      value = intptr_t(obj) ;25   } else {26      // Marsaglia's xor-shift scheme with thread-specific state27      // This is probably the best overall implementation -- we'll28      // likely make this the default in future releases.29      unsigned t = Self->_hashStateX ;30      t ^= (t << 11) ;31      Self->_hashStateX = Self->_hashStateY ;32      Self->_hashStateY = Self->_hashStateZ ;33      Self->_hashStateZ = Self->_hashStateW ;34      unsigned v = Self->_hashStateW ;35      v = (v ^ (v >> 19)) ^ (t ^ (t >> 8)) ;36      Self->_hashStateW = v ;37      value = v ;38   }39  40   value &= markOopDesc::hash_mask;41   if (value == 0) value = 0xBAD ;42   assert (value != markOopDesc::no_hash, "invariant") ;43   TEVENT (hashCode: GENERATE) ;44   return value;45 }

　　该实现位于hotspot/src/share/vm/runtime/synchronizer.cpp文件下。

　　因此有人会说，可以直接根据hashcode值判断两个对象是否相等吗？肯定是不可以的，因为不同的对象可能会生成相同的hashcode值。虽然不能根据hashcode值判断两个对象是否相等，但是可以直接根据hashcode值判断两个对象不等，如果两个对象的hashcode值不等，则必定是两个不同的对象。如果要判断两个对象是否真正相等，必须通过equals方法。

　　也就是说对于两个对象，如果调用equals方法得到的结果为true，则两个对象的hashcode值必定相等；

　　如果equals方法得到的结果为false，则两个对象的hashcode值不一定不同；

　　如果两个对象hashcode值不等，则equals方法得到的结果必定为false；

　　如果两个对象的hashcode值相等，则equals方法得到的结果未知。

二、equals方法和hashCode方法

　　在有些情况下，程序设计者在设计一个类的时候需要重写equals方法，比如String类，但是千万要注意，在重写equals方法的同时，必须重写hashCode方法。为什么这么说呢？

　　下面看一个例子：

1 package com.meng.javalanguage.hashcode.test; 2  3 import java.util.HashMap; 4  5  6 class People { 7     private String name; 8     private int age; 9     10     public People(String name,int age) {11         this.name = name;12         this.age = age;13     }14     15     public void setAge(int age) {16         this.age = age;17     }18     19     @Override20     public boolean equals(Object obj) {21         if(this == obj) {22             return true;23         }24         25         if(obj == null) {26             return false;27         }28         29         if(this.getClass() != obj.getClass()) {30             return false;31         }32         33         People p = (People)obj;34         return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;35     }36     37     38 }39 40 public class Main {41     public static void main(String[] args) {42         43         People p1 = new People("Jack", 12);44         System.out.println(p1.hashCode());45         46         HashMap
     
       hashMap = new HashMap
      
       ();47         hashMap.put(p1,1);48         49         System.out.println(hashMap.get(new People("Jack",12)));50     }51 }

　　在这里只重写了equals方法，也就是说如果两个People对象，如果它的姓名和年龄相等，则认为是同一个人。

　　这段代码本来的意愿是输出结果为“1”，但是事实上它输出的是“null”。为什么呢？原因就在于重写equals方法的同时忘记重写hashCode方法。

　　虽然通过重写equals方法使得逻辑上姓名和年龄相同的两个对象被判定为相等的对象（跟String类类似），但是要知道默认情况下，hashCode方法是将对象的存储地址进行映射。那么上述代码的输出结果为“null”就不足为奇了。原因很简单，p1指向的对象和

System.out.println(hashMap.get(new People("Jack",12)));

这句话中的new People("Jack",12)生成的是两个对象，它们的存储地址肯定不同。下面是HashMap的get方法的具体实现：

1 public V get(Object key) { 2         if (key == null) 3             return getForNullKey(); 4         int hash = hash(key.hashCode()); 5         for (Entry
     
       e = table[indexFor(hash, table.length)]; 6              e != null; 7              e = e.next) { 8             Object k; 9             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))10                 return e.value;11         }12         return null;13     }

　　所以在hashmap进行get操作时，因为得到的hashcode值不同（注意，上述代码也许在某些情况下会得到相同的hashcode值，不过这种概率比较小，因为虽然两个对象的存储地址不同也有可能得到相同的hashcode值），所以导致在get方法中for循环不会执行，直接返回null。

　　因此如果想上述代码输出结果为“1”，很简单，只需要重写hashCode方法，让equals方法和hashCode方法始终在逻辑上保持一致性。

1 package com.meng.javalanguage.hashcode.test; 2  3 import java.util.HashMap; 4  5  6 class People { 7     private String name; 8     private int age; 9     10     public People(String name,int age) {11         this.name = name;12         this.age = age;13     }14     15     public void setAge(int age) {16         this.age = age;17     }18     19     @Override20     public int hashCode() {21         final int prime = 31;22         int result = 1;23         result = prime * result + age;24         result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());25         return result;26     }27     28     @Override29     public boolean equals(Object obj) {30         if(this == obj) {31             return true;32         }33         34         if(obj == null) {35             return false;36         }37         38         if(this.getClass() != obj.getClass()) {39             return false;40         }41         42         People p = (People)obj;43         return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;44     }45     46     47 }48 49 public class Main {50     public static void main(String[] args) {51         52         People p1 = new People("Jack", 12);53         System.out.println(p1.hashCode());54         55         HashMap
     
       hashMap = new HashMap
      
       ();56         hashMap.put(p1,1);57         58         System.out.println(hashMap.get(new People("Jack",12)));59     }60 }

　　输出结果：

　　这样一来的话，输出结果就为“1”了。

　　下面这段话摘自Effective Java一书：

在程序执行期间，只要equals方法的比较操作用到的信息没有被修改，那么对这同一对象调用多次，hashCode方法必须始终如一地返回同一个整数。

如果两个对象根据equals方法比较是相等的，那么调用两个对象的hashCode方法必须返回相同的整数结果。

如果两个对象根据equals方法比较是不等的，则hashCode方法不一定返回不同的整数。

　　对于第二条和第三条很好理解，但是第一条，很多时候就会忽略。在《Java编程思想》一书中的P495页也有同第一条类似的一段话：

　　“设计hashCode()时最重要的因素就是：无论何时，对同一个对象调用hashCode()都应该产生同样的值。如果在将一个对象用put()添加进HashMap时产生一个hashCdoe值，而用get()取出时却产生了另一个hashCode值，那么就无法获取该对象了。所以如果你的hashCode方法依赖于对象中易变的数据，用户就要当心了，因为此数据发生变化时，hashCode()方法就会生成一个不同的散列码”。

　　下面举个例子：

1 package com.meng.javalanguage.hashcode.test; 2  3 import java.util.HashMap; 4  5  6 class People { 7     private String name; 8     private int age; 9     10     public People(String name,int age) {11         this.name = name;12         this.age = age;13     }14     15     public void setAge(int age) {16         this.age = age;17     }18     19     @Override20     public int hashCode() {21         final int prime = 31;22         int result = 1;23         result = prime * result + age;24         result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());25         return result;26     }27     28     @Override29     public boolean equals(Object obj) {30         if(this == obj) {31             return true;32         }33         34         if(obj == null) {35             return false;36         }37         38         if(this.getClass() != obj.getClass()) {39             return false;40         }41         42         People p = (People)obj;43         return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;44     }45     46     47 }48 49 public class Main {50     public static void main(String[] args) {51         52         People p1 = new People("Jack", 12);53         System.out.println(p1.hashCode());54         55         HashMap
     
       hashMap = new HashMap
      
       ();56         hashMap.put(p1,1);57         58         p1.setAge(13);59         60         System.out.println(hashMap.get(p1));61     }62 }

　　输出结果：

　　因此，在设计hashCode方法和equals方法的时候，如果对象中的数据易变，则最好在equals方法和hashCode方法中不要依赖于该字段。

转载自《》

转载于:https://www.cnblogs.com/codingmengmeng/p/9916400.html

你可能感兴趣的文章