浅谈hashCode

Posted 2021-03-17 cdlyy

《Java编程思想》中对hashCode的描述：

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，那么就无法重新取得该对象了。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，相当于产生了一个不同的键。

1. HashCode源代码分析

1.1 Object中的HashCode源代码

public int hashCode() {
    int lockWord = shadow$_monitor_;
    final int lockWordStateMask = 0xC0000000; // Top 2 bits.
    final int lockWordStateHash = 0x80000000; // Top 2 bits are value 2 (kStateHash).
    final int lockWordHashMask = 0x0FFFFFFF; // Low 28 bits.
    if ((lockWord & lockWordStateMask) == lockWordStateHash) {
        return lockWord & lockWordHashMask;
    }
    //返回的是对象引用地址
    return System.identityHashCode(this);
}

 

1.2 String中的HashCode源代码

public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && count > 0) {
        for (int i = 0; i < count; i++) {

　　　//String.hashCode使用乘法和加法
            h = 31 * h + charAt(i);
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

 

1.3 Integer中的HashCode源代码

public int hashCode() {
    //int值
    return value;
}

2. HashCode带来的疑问

为何重写equals建议同时重写hashCode？
hashCode是什么？
hashCode作用？
hash code（hash值）是什么？
hash table（hash表）是什么？
hashCode方法对hash表有益处？
hashCode方法对不是hash有益处吗?

2.1什么是hash,hash值怎样生成的.

hash 翻译做“散列”，就是把任意长度的值输入，通过hash()函数输出固定长度的消息摘要。 hash函数也有很多种，包括：直接取余法，乘法取整法，平方取中法等等。

hash表是啥？  hash表是由hash值组成的。

HashCode作用：

比如： hashcode有1，2，3，4，5，6，7，8个这样的位置。

 

HashCode的存在主要是为了查找的快捷性，HashCode是用来在散列存储结构中确定对象的存储地址的(用HashCode来代表对象就是在hash表中的位置).

    如：存储1000个数，存储到了900，就先遍历900是否已经被存储，要遍历900次，如果没有就存储，这样会消耗很多时间。如果用hash存储，如hash表中有1，2，3，4，5，6，7，8个这样的位置.如果已经存储了100个数，当存储hashcode为1，那么就有20个数字和他的hashcode相同，只需要跟着20个数字相比较（使用equals），如果都不相同，就存储在1的位置。通过与原始方法的对比就知道hashcode具有很大的优势。

   为什么要用equals方法呢，当查找某个对象的时候因为hash表的每个位置存储的可能不止一个值，那怎样判断当前的对象是否就是查找的对象呢，这个时候就需要用到equals方法。

3 .HashCode的作用

减少查找次数，提高程序效率

例如查找是否存在重复值

h(k1)≠h(k2)则k1≠k2
首先查看h(k2)输出值（内存地址），查看该内存地址是否存在值；
如果无，则表示该值不存在重复值；
如果有，则进行值比较，相同则表示该值已经存在散列列表中，如果不相同则再进行一个一个值比较；而无需一开始就一个一个值的比较，减少了查找次数

 

 

4.HashMap中的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：

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。

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

 

5.可直接用hashcode判断两个对象是否相等

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。

6.以HashSet为例说明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。