Java 进阶 & hashCode与equals详解
在了解hashCode与equals方法之前，需要知道：
1、JAVA八种基本数据类型的变量没有equals和hashcode方法，只能应用==进行比较；
2、变量1==变量2，比较的是对象在堆内存中的地址，如果要比较其中的内容的话，就要用equals方法（前提是在自己定义的对象中重写了equals方法，如果没有重写equals方法使用equals比较和==的意义是相同的，都是比较对象存放的地址，因为Object 的equals方法，就是用==来实现的）。
学习hashCode与equals方法之前先来试想一个场景，如果你想查找一个集合中是否包含某个对象，那么程序应该怎么写呢？
通常的做法是逐一取出每个元素与要查找的对象一 一比较，当发现两者进行equals比较结果相等时，则停止查找并返回true，否则，返回false。但是这个做法的一个缺点是在需要进行大量并且快速的对象对比时，如果都用equals()去做显然效率太低。于是有人发明了一种哈希算法来提高从该集合中查找元素的效率，这种方式将集合分成若干个存储区域（可以看成一个个桶），每个对象可以计算出一个哈希码，可以根据哈希码分组，每组分别对应某个存储区域，这样一个对象根据它的哈希码就可以分到不同的存储区域（不同的桶中）。如下图所示：
image
所以解决方式是，每当需要对比的时候，首先用hashCode()去对比，如果hashCode()不一样，则表示这两个对象肯定不相等（也就是不必再用equals()去再对比了）。如果hashCode()相同，此时再对比他们的equals()，如果equals()也相同，则表示这两个对象是真的相同了，这样既能大大提高了效率也保证了对比的绝对正确性！
实际的使用中，一个对象一般有key和value，可以根据key来计算对象的hashCode。假设现在全部的对象都已经根据自己的hashCode值存储在不同的存储区域中了，那么查找某个对象（根据对象的key来查找），不需要遍历整个集合了，现在只需要计算要查找对象的key的hashCode，然后找到该hashCode对应的存储区域，在该存储区域中来查找就可以了。
这种大量的并且快速的对象对比的使用，一般是在hash容器中，比如HashSet,HashMap,HashTable等。比如HashSet里对象无序且不可重复，当添加对象时，它内部必然要对添加进去的每个对象进行对比，而它的对比规则就是像上面说的那样，首先比较两个对象的hashcode值，如果hashcode值相同，则再通过equals比较，再相同的话才能确定是同一个对象，不添加。否则就可以添加进HashSet。 而HashMap，通过一个object的key来取HashMap的value时，工作方法是，通过传入的Object的hashCode在内存中找地址，当找到这个地址后再通过equals方法来比较这个地址中的内容是否和你原来放进去的一样，如果是，就取出value。
这样一来，对比的效率就很高了。
那么hashCode()既然效率这么高为什么还要equals()呢？
因为hashCode()并不是完全可靠，有时候不同的对象他们生成的hashcode也会一样（生成hash值得公式可能存在的问题），所以hashCode()只能说是大部分时候可靠，并不是绝对可靠，所以可以得出：
1.equal()相等的两个对象他们的hashCode()肯定相等，也就是用equals()对比是绝对可靠的。
2.hashCode()相等的两个对象他们的equals()不一定相等，也就是hashCode()不是绝对可靠的。
下面就来看看hashCode和equals的区别和联系。
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”。
举例说明一下：
两个Man对象，存储内容一致，都没有重写hashcode和equals方法
Man man = new Man("liming", 25, "lili");
Man man1 = new Man("liming", 25, "lili");
Set<Man> set = new HashSet<Man>();
set.add(man);
set.add(man1);
System.out.println(set.size());
输出：2
两个man对象，存储内容不一致，但是自定义了hashcode和equals比较规则
@Override
public int hashCode()
{
// TODO Auto-generated method stub
return 123;
}
@Override
public boolean equals(Object obj)
{
Man man = (Man) obj;
return man.age == this.age;
}
Man man = new Man("liming", 25, "lili");
Man man1 = new Man("limingasd", 25, "liliasd");
Set<Man> set = new HashSet<Man>();
set.add(man);
set.add(man1);
System.out.println(set.size());
输出：1
下面是官方文档给出的一些说明：
hashCode 的常规协定是：
在 Java 应用程序执行期间，在同一对象上多次调用 hashCode 方法时，必须一致地返回相同的整数，前提是对象上 equals 比较中所用的信息没有被修改。从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另一次执行，该整数无需保持一致。
如果根据 equals(Object) 方法，两个对象是相等的，那么在两个对象中的每个对象上调用 hashCode 方法都必须生成相同的整数结果。
以下情况不 是必需的：如果根据 equals(java.lang.Object) 方法，两个对象不相等，那么在两个对象中的任一对象上调用 hashCode 方法必定会生成不同的整数结果。但是，程序员应该知道，为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。
实际上，由 Object 类定义的 hashCode 方法确实会针对不同的对象返回不同的整数。（这一般是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的，但是 JavaTM 编程语言不需要这种实现技巧。）
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。
查阅了相关资料之后对以上的说明做的归纳总结：
1.若重写了equals(Object obj)方法，则有必要重写hashCode()方法。
2.若两个对象equals(Object obj)返回true，则hashCode（）有必要也返回相同的int数。
3.若两个对象equals(Object obj)返回false，则hashCode（）不一定返回不同的int数。
4.若两个对象hashCode（）返回相同int数，则equals（Object obj）不一定返回true。
5.若两个对象hashCode（）返回不同int数，则equals（Object obj）一定返回false。
6.同一对象在执行期间若已经存储在集合中，则不能修改影响hashCode值的相关信息，否则会导致内存泄露问题。
想要弄清楚以上六点，先要知道什么时候需要重写equals和hashCode。一般来说涉及到对象之间的比较大小就需要重写equals方法，但是为什么第一点说重写了equals就需要重写hashCode呢？实际上这只是一条规范，如果不这样做程序也可以执行，只不过会隐藏bug。一般一个类的对象如果会存储在HashTable，HashSet,HashMap等散列存储结构中，那么重写equals后最好也重写hashCode，否则会导致存储数据的不唯一性（存储了两个equals相等的数据）。而如果确定不会存储在这些散列结构中，则可以不重写hashCode。但是个人觉得还是重写比较好一点，谁能保证后期不会存储在这些结构中呢，况且重写了hashCode也不会降低性能，因为在线性结构（如ArrayList）中是不会调用hashCode，所以重写了也不要紧，也为后期的修改打了补丁。
对象放入散列集合的流程图：
image
从上面的图中可以清晰地看到在存储一个对象时，先进行hashCode值的比较，然后进行equals的比较。
我们还可以通过JDK中得源码来认识一下具体hashCode和equals在代码中是如何调用的。
HashSet中add方法源代码：
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
map.put源代码:
public V put(K key, V value) {
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key.hashCode());
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
最后再来看几个测试的例子吧：
测试案例一：覆盖equals（Object obj）但不覆盖hashCode（）,导致数据不唯一性
public class HashCodeTest {
public static void main(String[] args) {
Collection set = new HashSet();
Point p1 = new Point(1, 1);
Point p2 = new Point(1, 1);
System.out.println(p1.equals(p2));
set.add(p1); //(1)
set.add(p2); //(2)
set.add(p1); //(3)
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object object = iterator.next();
System.out.println(object);
}
}
}
class Point {
private int x;
private int y;
public Point(int x, int y) {
super();
this.x = x;
this.y = y;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Point other = (Point) obj;
if (x != other.x)
return false;
if (y != other.y)
return false;
return true;
}
@Override
public String toString() {
return "x:" + x + ",y:" + y;
}
}
输出结果：
true
x:1,y:1
x:1,y:1
原因分析：
（1）当执行set.add(p1)时（1），集合为空，直接存入集合；
（2）当执行set.add(p2)时（2），首先判断该对象（p2）的hashCode值所在的存储区域是否有相同的hashCode，因为没有覆盖hashCode方法，所以jdk使用默认Object的hashCode方法，返回内存地址转换后的整数，因为不同对象的地址值不同，所以这里不存在与p2相同hashCode值的对象，因此jdk默认不同hashCode值，equals一定返回false，所以直接存入集合。
（3）当执行set.add(p1)时（3），时，因为p1已经存入集合，同一对象返回的hashCode值是一样的，继续判断equals是否返回true，因为是同一对象所以返回true。此时jdk认为该对象已经存在于集合中，所以舍弃。
测试案例二：覆盖hashCode方法，但不覆盖equals方法，仍然会导致数据的不唯一性
修改Point类：
class Point {
private int x;
private int y;
public Point(int x, int y) {
super();
this.x = x;
this.y = y;
}
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + x;
result = prime * result + y;
return result;
}
@Override
public String toString() {
return "x:" + x + ",y:" + y;
}
}
输出结果：
false
x:1,y:1
x:1,y:1
原因分析：
（1）当执行set.add(p1)时（1），集合为空，直接存入集合；
（2）当执行set.add(p2)时（2），首先判断该对象（p2）的hashCode值所在的存储区域是否有相同的hashCode，这里覆盖了hashCode方法，p1和p2的hashCode相等，所以继续判断equals是否相等，因为这里没有覆盖equals，默认使用'=='来判断，所以这里equals返回false，jdk认为是不同的对象，所以将p2存入集合。
（3）当执行set.add(p1)时（3），时，因为p1已经存入集合，同一对象返回的hashCode值是一样的，并且equals返回true。此时jdk认为该对象已经存在于集合中，所以舍弃。
综合上述两个测试，要想保证元素的唯一性，必须同时覆盖hashCode和equals才行。
（注意：在HashSet中插入同一个元素（hashCode和equals均相等）时，会被舍弃，而在HashMap中插入同一个Key（Value 不同）时，原来的元素会被覆盖。）
测试案例三：在内存泄露问题
public class HashCodeTest {
public static void main(String[] args) {
Collection set = new HashSet();
Point p1 = new Point(1, 1);
Point p2 = new Point(1, 2);
set.add(p1);
set.add(p2);
p2.setX(10);
p2.setY(10);
set.remove(p2);
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object object = iterator.next();
System.out.println(object);
}
}
}
class Point {
private int x;
private int y;
public Point(int x, int y) {
super();
this.x = x;
this.y = y;
}
public int getX() {
return x;
}
public void setX(int x) {
this.x = x;
}
public int getY() {
return y;
}
public void setY(int y) {
this.y = y;
}
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + x;
result = prime * result + y;
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Point other = (Point) obj;
if (x != other.x)
return false;
if (y != other.y)
return false;
return true;
}
@Override
public String toString() {
return "x:" + x + ",y:" + y;
}
}
运行结果：
x:1,y:1
x:10,y:10
原因分析：
假设p1的hashCode为1，p2的hashCode为2，在存储时p1被分配在1号桶中，p2被分配在2号筒中。这时修改了p2中与计算hashCode有关的信息（x和y）,当调用remove(Object obj)时，首先会查找该hashCode值得对象是否在集合中。假设修改后的hashCode值为10（仍存在2号桶中）,这时查找结果空，jdk认为该对象不在集合中，所以不会进行删除操作。然而用户以为该对象已经被删除，导致该对象长时间不能被释放，造成内存泄露。解决该问题的办法是不要在执行期间修改与hashCode值有关的对象信息，如果非要修改，则必须先从集合中删除，更新信息后再加入集合中。
总结：
1、equals方法用于比较对象的内容是否相等（覆盖以后）
2、hashCode是为了提高在散列结构存储中查找的效率，只有在集合中用到，在线性表中没有作用。
3、equals和hashCode需要同时覆盖。
4、若两个对象equals返回true，则hashCode有必要也返回相同的int数
5、若两个对象equals返回false，则hashCode不一定返回不同的int数,但为不相等的对象生成不同hashCode值可以提高哈希表的性能。
6、若两个对象hashCode返回相同int数，则equals不一定返回true。
7、若两个对象hashCode返回不同int数，则equals一定返回false。
8、同一对象在执行期间若已经存储在集合中，则不能修改影响hashCode值的相关信息，否则会导致内存泄露问题。
参考文章：
