Java面试题：hashCode() 和 equals()

Posted 2022-08-19 蓦然1607

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java面试题：hashCode() 和 equals()相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

第1部分 equals() 的作用
第2部分 equals() 与 == 的区别是什么？
第3部分 hashCode() 的作用
第4部分 hashCode() 和 equals() 的关系
第1部分 equals() 的作用
equals() 的作用是用来判断两个对象是否相等。
equals() 定义在JDK的Object.java中。通过判断两个对象的地址是否相等(即，是否是同一个对象)来区分它们是否相等。源码如下：
public boolean equals(Object obj)
return (this == obj);
既然Object.java中定义了equals()方法，这就意味着所有的Java类都实现了equals()方法，所有的类都可以通过equals()去比较两个对象是否相等。但是，我们已经说过，使用默认的“equals()”方法，等价于“==”方法。因此，我们通常会重写equals()方法：若两个对象的内容相等，则equals()方法返回true；否则，返回fasle。
下面根据“类是否覆盖equals()方法”，将它分为2类。
(01) 若某个类没有覆盖equals()方法，当它的通过equals()比较两个对象时，实际上是比较两个对象是不是同一个对象。这时，等价于通过“==”去比较这两个对象。
(02) 我们可以覆盖类的equals()方法，来让equals()通过其它方式比较两个对象是否相等。通常的做法是：若两个对象的内容相等，则equals()方法返回true；否则，返回fasle。
下面，举例对上面的2种情况进行说明。

“没有覆盖equals()方法”的情况
代码如下 (EqualsTest1.java)：
import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**

@desc equals()的测试程序
*/
public class EqualsTest1

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);
System.out.printf("%s\\n", p1.equals(p2));

/**
- @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;
  
  运行结果：
  false结果分析：
  我们通过 p1.equals(p2) 来“比较p1和p2是否相等时”。实际上，调用的Object.java的equals()方法，即调用的 (p1==p2) 。它是比较“p1和p2是否是同一个对象”。
  而由 p1 和 p2 的定义可知，它们虽然内容相同；但它们是两个不同的对象！因此，返回结果是false。
  1. "覆盖equals()方法"的情况
    我们修改上面的EqualsTest1.java：覆盖equals()方法。
    代码如下 (EqualsTest2.java)：
    import java.util.*;
    import java.lang.Comparable;

/**

@desc equals()的测试程序
*/
public class EqualsTest2

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);
System.out.printf("%s\\n", p1.equals(p2));

/**
- @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
    */ br/>@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：
    true结果分析：
    我们在EqualsTest2.java 中重写了Person的equals()函数：当两个Person对象的 name 和 age 都相等，则返回true。
    因此，运行结果返回true。
    讲到这里，顺便说一下java对equals()的要求。有以下几点：
    1. 对称性：如果x.equals(y)返回是"true"，那么y.equals(x)也应该返回是"true"。
    2. 反射性：x.equals(x)必须返回是"true"。
    3. 类推性：如果x.equals(y)返回是"true"，而且y.equals(z)返回是"true"，那么z.equals(x)也应该返回是"true"。
    4. 一致性：如果x.equals(y)返回是"true"，只要x和y内容一直不变，不管你重复x.equals(y)多少次，返回都是"true"。
    5. 非空性，x.equals(null)，永远返回是"false"；x.equals(和x不同类型的对象)永远返回是"false"。再回顾一下equals()的作用：判断两个对象是否相等。当我们重写equals()的时候，可千万不好将它的作用给改变了！

第2部分 equals() 与 == 的区别是什么？
== : 它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即，判断两个对象是不试同一个对象。
equals() : 它的作用也是判断两个对象是否相等。但它一般有两种使用情况(前面第1部分已详细介绍过)：
情况1，类没有覆盖equals()方法。则通过equals()比较该类的两个对象时，等价于通过“==”比较这两个对象。
情况2，类覆盖了equals()方法。一般，我们都覆盖equals()方法来两个对象的内容相等；若它们的内容相等，则返回true(即，认为这两个对象相等)。
下面，通过示例比较它们的区别。
代码如下
import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**

@desc equals()的测试程序

*/
public class EqualsTest3

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);
System.out.printf("p1.equals(p2) : %s\\n", p1.equals(p2));
System.out.printf("p1==p2 : %s\\n", p1==p2);

/**

@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
*/ br/>@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==p2 : false结果分析：
在EqualsTest3.java 中：
(01) p1.equals(p2)
这是判断p1和p2的内容是否相等。因为Person覆盖equals()方法，而这个equals()是用来判断p1和p2的内容是否相等，恰恰p1和p2的内容又相等；因此，返回true。
(02) p1==p2
这是判断p1和p2是否是同一个对象。由于它们是各自新建的两个Person对象；因此，返回false。

第3部分 hashCode() 的作用
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。
hashCode() 定义在JDK的Object.java中，这就意味着Java中的任何类都包含有hashCode() 函数。
虽然，每个Java类都包含hashCode() 函数。但是，仅仅当创建并某个“类的散列表”(关于“散列表”见下面说明)时，该类的hashCode() 才有用(作用是：确定该类的每一个对象在散列表中的位置；其它情况下(例如，创建类的单个对象，或者创建类的对象数组等等)，类的hashCode() 没有作用。
上面的散列表，指的是：Java集合中本质是散列表的类，如HashMap，Hashtable，HashSet。
也就是说：hashCode() 在散列表中才有用，在其它情况下没用。在散列表中hashCode() 的作用是获取对象的散列码，进而确定该对象在散列表中的位置。
OK！至此，我们搞清楚了：hashCode()的作用是获取散列码。但是，散列码是用来干什么的呢？为什么散列表需要散列码呢？要解决这些问题，就需要理解散列表！关于散列表的内容，非三言两语道的明白；大家可以通过下面几篇文章来学习：
[转载] 散列表(Hash Table)从理论到实用（上）
[转载] 散列表(Hash Table)从理论到实用（中）
[转载] 散列表(Hash Table)从理论到实用（下）
为了能理解后面的内容，这里简单的介绍一下散列码的作用。
我们都知道，散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码！
散列表的本质是通过数组实现的。当我们要获取散列表中的某个“值”时，实际上是要获取数组中的某个位置的元素。
而数组的位置，就是通过“键”来获取的；更进一步说，数组的位置，是通过“键”对应的散列码计算得到的。下面，我们以HashSet为例，来深入说明hashCode()的作用。
假设，HashSet中已经有1000个元素。当插入第1001个元素时，需要怎么处理？因为HashSet是Set集合，它允许有重复元素。
“将第1001个元素逐个的和前面1000个元素进行比较”？显然，这个效率是相等低下的。散列表很好的解决了这个问题，它根据元素的散列码计算出元素在散列表中的位置，然后将元素插入该位置即可。对于相同的元素，自然是只保存了一个。
由此可知，若两个元素相等，它们的散列码一定相等；但反过来确不一定。在散列表中，
1、如果两个对象相等，那么它们的hashCode()值一定要相同；
2、如果两个对象hashCode()相等，它们并不一定相等。
注意：这是在散列表中的情况。在非散列表中一定如此！
对“hashCode()的作用”就谈这么多。

第4部分 hashCode() 和 equals() 的关系
接下面，我们讨论另外一个话题。网上很多文章将 hashCode() 和 equals 关联起来，有的讲的不透彻，有误导读者的嫌疑。在这里，我自己梳理了一下 “hashCode() 和 equals()的关系”。
我们以“类的用途”来将“hashCode() 和 equals()的关系”分2种情况来说明。

第一种不会创建“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！
这种情况下，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，所以，不用理会hashCode()。
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。
源码如下 (NormalHashCodeTest.java)：
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。
    1. 第二种会创建“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：
      1)、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。
      2)、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。
      例如，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。
      参考代码 (ConflictHashCodeTest1.java)：
      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
*/ br/>@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。
下面，我们同时覆盖equals() 和 hashCode()方法。
参考代码 (ConflictHashCodeTest2.java)：
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
*/ br/>@Override
public int hashCode()
int nameHash = name.toUpperCase().hashCode();
return nameHash ^ age;

/**

@desc 覆盖equals方法
*/ br/>@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。

以上是关于Java面试题：hashCode() 和 equals()的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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