Java HashCode详解

Posted 2020-10-07

一、为什么要有Hash算法

Java中的集合有两类，一类是List，一类是Set。List内的元素是有序的，元素可以重复。Set元素无序，但元素不可重复。要想保证元素不重复，两个元素是否重复应该依据什么来判断呢？用Object.equals方法。但若每增加一个元素就检查一次，那么当元素很多时，后添加到集合中的元素比较的次数就非常多了。也就是说若集合中已有1000个元素，那么第1001个元素加入集合时，它就要调用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(Hash)是个人名，由于他提出哈希算法的概念就以他的名字命名了。

 

 

二、Hash算法原理

HashCode的官方文档定义：

hashCode 的常规协定是：

 

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 print?

1. 1.在 Java 应用程序执行期间，只要对象的 equals 比较操作所用的信息没有被修改，那么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，。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。     
2. 2.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。     
3. 3.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 方法不一定要产生不同的整数结果。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。   

 

 

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 print?

1. 1.hashcode是用来查找的，如果你学过数据结构就应该知道，在查找和排序这一章有  
2. 例如内存中有这样的位置  
3. 0  1  2  3  4  5  6  7    
4. 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。  
5. 但如果用hashcode那就会使效率提高很多。  
6. 我们这个类中有个字段叫ID,那么我们就定义我们的hashcode为ID％8，然后把我们的类存放在取得得余数那个位置。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。这样，以后在查找该类时就可以通过ID除 8求余数直接找到存放的位置了。  
7.   
8. 2.但是如果两个类有相同的hashcode怎么办那（我们假设上面的类的ID不是唯一的），例如9除以8和17除以8的余数都是1，那么这是不是合法的，回答是：可以这样。那么如何判断呢？在这个时候就需要定义 equals了。  
9. 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 来在这个桶里找到我们要的类。  
10. 那么。重写了equals()，为什么还要重写hashCode()呢？  
11. 想想，你要在一个桶里找东西，你必须先要找到这个桶啊，你不通过重写hashcode()来找到  

 

 

当Set接收一个元素时根据该对象的信息算出hashCode，看它属于哪一个区间，在这个区间里调用equeals方法。

 

 

确实提高了效率。但一个面临问题：若两个对象equals相等，但不在一个区间，根本没有机会进行比较，会被认为是不同的对象。所以Java对于eqauls方法和hashCode方法是这样规定的：

1 如果两个对象相同，那么它们的hashCode值一定要相同。也告诉我们重写equals方法，一定要重写hashCode方法。

2 如果两个对象的hashCode相同，它们并不一定相同，这里的对象相同指的是用eqauls方法比较。

 

三、hashCode方法的分析

 

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:

 

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 print?

1. public native int hashCode();  

 

　　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。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。

　　对于包含容器类型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方法去逐一比较，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，实际上在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；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，这个数值称作为散列值。下面这段代码是java.util.HashMap的中put方法的具体实现：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

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;     }

　　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，如果存在则调用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。

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；

　　如果两个对象的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。

 

四、覆写equals时总要覆盖HashCode

 

如果不覆盖会怎么样，这样就违反了第二条规定，相等的对象必须具有相等的散列码

 

如果不写，即使是相等的对象，返回的就是两个不同的散列码