Java面试——HashCode的作用原理和实例解析

Posted 2022-06-23 SEU_Calvin

1.  HashCode的特性

（1）HashCode的存在主要是用于查找的快捷性，如Hashtable，HashMap等，HashCode经常用于确定对象的存储地址；

（2）如果两个对象相同， equals方法一定返回true，并且这两个对象的HashCode一定相同；

（3）两个对象的HashCode相同，并不一定表示两个对象就相同，即equals()不一定为true，只能说明这两个对象在一个散列存储结构中。

（4）如果对象的equals方法被重写，那么对象的HashCode也尽量重写。

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2.  HashCode作用

Java中的集合有两类，一类是List，再有一类是Set。前者集合内的元素是有序的，元素可以重复；后者元素无序，但元素不可重复。 equals方法可用于保证元素不重复，但如果每增加一个元素就检查一次，若集合中现在已经有1000个元素，那么第1001个元素加入集合时，就要调用1000次equals方法。这显然会大大降低效率。 于是，Java采用了哈希表的原理。

 哈希算法也称为散列算法，是将数据依特定算法直接指定到一个地址上。这样一来，当集合要添加新的元素时，先调用这个元素的HashCode方法，就一下子能定位到它应该放置的物理位置上。

（1）如果这个位置上没有元素，它就可以直接存储在这个位置上，不用再进行任何比较了；

（2）如果这个位置上已经有元素了，就调用它的equals方法与新元素进行比较，相同的话就不存了；

（3）不相同的话，也就是发生了Hash key相同导致冲突的情况，那么就在这个Hash key的地方产生一个链表，将所有产生相同HashCode的对象放到这个单链表上去，串在一起。这样一来实际调用equals方法的次数就大大降低了，几乎只需要一两次。 

 

如何理解HashCode的作用：

从Object角度看，JVM每new一个Object，它都会将这个Object丢到一个Hash表中去，这样的话，下次做Object的比较或者取这个对象的时候（读取过程），它会根据对象的HashCode再从Hash表中取这个对象。这样做的目的是提高取对象的效率。若HashCode相同再去调用equal。
 

3.  HashCode实践

 HashCode是用于查找使用的，而equals是用于比较两个对象是否相等的。

（1）例如内存中有这样的位置 ：

0  1  2  3  4  5  6  7    

而我有个类，这个类有个字段叫ID，我要把这个类存放在以上8个位置之一，如果不用HashCode而任意存放，那么当查找时就需要到这八个位置里挨个去找，或者用二分法一类的算法。  但以上问题如果用HashCode就会使效率提高很多。  定义我们的HashCode为ID％8，比如我们的ID为9，9除8的余数为1，那么我们就把该类存在1这个位置，如果ID是13，求得的余数是5，那么我们就把该类放在5这个位置。依此类推。  

（2）如果两个类有相同的HashCode，例如9除以8和17除以8的余数都是1，也就是说，我们先通过 HashCode来判断两个类是否存放某个桶里，但这个桶里可能有很多类，那么我们就需要再通过equals在这个桶里找到我们要的类。  

请看下面这个例子 ：

public class HashTest   
    private int i;  
  
    public int getI()   
        return i;  
      
  
    public void setI(int i)   
        this.i = i;  
      
  
    public int hashCode()   
        return i % 10;  
      
  
    public final static void main(String[] args)   
        HashTest a = new HashTest();  
        HashTest b = new HashTest();  
        a.setI(1);  
        b.setI(1);  
        Set<HashTest> set = new HashSet<HashTest>();  
        set.add(a);  
        set.add(b);  
        System.out.println(a.hashCode() == b.hashCode());  
        System.out.println(a.equals(b));  
        System.out.println(set);  
      
  

输出结果为：

​true
false
[HashTest@1, HashTest@1]

以上这个示例，我们只是重写了HashCode方法，从上面的结果可以看出，虽然两个对象的HashCode相等，但是实际上两个对象并不是相等，因为我们没有重写equals方法，那么就会调用Object默认的equals方法，显示这是两个不同的对象。

这里我们将生成的对象放到了HashSet中，而HashSet中只能够存放唯一的对象，也就是相同的（适用于equals方法）的对象只会存放一个，但是这里实际上是两个对象ab都被放到了HashSet中，这样HashSet就失去了他本身的意义了。

下面我们继续重写equals方法：

public class HashTest   
    private int i;  
  
    public int getI()   
        return i;  
      
  
    public void setI(int i)   
        this.i = i;  
      
  
    public boolean equals(Object object)   
        if (object == null)   
            return false;  
          
        if (object == this)   
            return true;  
          
        if (!(object instanceof HashTest))   
            return false;  
          
        HashTest other = (HashTest) object;  
        if (other.getI() == this.getI())   
            return true;  
          
        return false;  
    
  
    public int hashCode()   
        return i % 10;  
      
  
    public final static void main(String[] args)   
        HashTest a = new HashTest();  
        HashTest b = new HashTest();  
        a.setI(1);  
        b.setI(1);  
        Set<HashTest> set = new HashSet<HashTest>();  
        set.add(a);  
        set.add(b);  
        System.out.println(a.hashCode() == b.hashCode());  
        System.out.println(a.equals(b));  
        System.out.println(set);  
      
  

输出结果如下所示。

从结果我们可以看出，现在两个对象就完全相等了，HashSet中也只存放了一份对象。

true
true
[HashTest@1]