Java hashCode() 和 equals()的若干问题解答

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家有诗书
2017.11.27 16:05 字数 2370

本章的内容主要解决下面几个问题:

1、 equals() 的作用是什么?

2 、equals() 与 == 的区别是什么?

3、 hashCode() 的作用是什么?

4 、hashCode() 和 equals() 之间有什么联系?

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。

1. “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。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
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。

2. "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。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
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 
         */  
        @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;  
        } 
    }
}
import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc equals()的测试程序。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
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 
         */  
        @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。

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)。

通过示例演示它们的区别:

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc equals()的测试程序。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
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 
         */  
        @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;  
        } 
    }
}
import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc equals()的测试程序。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
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 
         */  
        @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

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。

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。
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。

1. 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。
*
* @author skywang
* @emai kuiwu-wang@163.com
*/
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;  
       } 
   }
}
import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
* @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时, hashCode()的值。
*
* @author skywang
* @emai kuiwu-wang@163.com
*/
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。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
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 
         */  
        @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;  
        } 
    }
}
import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时, hashCode()的值。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
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 
         */  
        @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。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
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 
         */  
        @Override
        public int hashCode(){  
            int nameHash =  name.toUpperCase().hashCode();
            return nameHash ^ age;
        }

        /** 
         * @desc 覆盖equals方法 
         */  
        @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;  
        } 
    }
}
import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时, hashCode()的值。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
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 
         */  
        @Override
        public int hashCode(){  
            int nameHash =  name.toUpperCase().hashCode();
            return nameHash ^ age;
        }

        /** 
         * @desc 覆盖equals方法 
         */  
        @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。

日记本
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