重写 equals 时为什么一定要重写 hashCode

news2024/11/26 16:50:43

equals 方法和 hashCode 方法是 Object 类中的两个基础方法，它们共同协作来判断两个对象是否相等。为什么要这样设计嘞？原因就出在“性能” 2 字上。

使用过 HashMap 我们就知道，通过 hash 计算之后，我们就可以直接定位出某个值存储的位置了，那么试想一下，如果你现在要查询某个值是否在集合中？如果不通过 hash 方式直接定位元素（的存储位置），那么就只能按照集合的前后顺序，一个一个的询问比对了，而这种依次比对的效率明显低于 hash 定位的方式。这就是 hash 以及 hashCode 存在的价值。
null在这里插入图片描述

当我们对比两个对象是否相等时，我们就可以先使用 hashCode 进行比较，如果比较的结果是 true，那么就可以使用 equals 再次确认两个对象是否相等，如果比较的结果是 true，那么这两个对象就是相等的，否则其他情况就认为两个对象不相等。这样就大大的提升了对象比较的效率，这也是为什么 Java 设计使用 hashCode 和 equals 协同的方式，来确认两个对象是否相等的原因。

那为什么不直接使用 hashCode 就确定两个对象是否相等呢？

这是因为不同对象的 hashCode 可能相同；但 hashCode 不同的对象一定不相等，所以使用 hashCode 可以起到快速初次判断对象是否相等的作用。

但即使知道了以上基础知识，依然解决不了本篇的问题，也就是：重写 equals 时为什么一定要重写 hashCode？要想了解这个问题的根本原因，我们还得先从这两个方法开始说起。

1.equals 方法

Object 类中的 equals 方法用于检测一个对象是否等于另外一个对象。在 Object 类中，这个方法将判断两个对象是否具有相同的引用。如果两个对象具有相同的引用，它们一定是相等的。

equals 方法的实现源码如下：

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

通过上述源码和 equals 的定义我们可以看出，在大多数情况来说，equals 的判断是没有什么意义的！例如，使用 Object 中的 equals 比较两个自定义的对象是否相等，这就完全没有意义（因为无论对象是否相等，结果都是 false）。

通过以下示例，就可以说明这个问题：

public class EqualsMyClassExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person u1 = new Person();
        u1.setName("Java");
        u1.setAge(18);
		
        Person u2 = new Person();
        u1.setName("Java");
        u1.setAge(18);
        
        // 打印 equals 结果
        System.out.println("equals 结果：" + u1.equals(u2));
    }
}
 
class Person {
    private String name;
    private int age;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

}

以上程序的执行结果，如下图所示：

在这里插入图片描述

因此通常情况下，我们要判断两个对象是否相等，一定要重写 equals 方法，这就是为什么要重写 equals 方法的原因。

2.hashCode 方法

hashCode 翻译为中文是散列码，它是由对象推导出的一个整型值，并且这个值为任意整数，包括正数或负数。

需要注意的是：散列码是没有规律的。如果 x 和 y 是两个不同的对象，x.hashCode() 与 y.hashCode() 基本上不会相同；但如果 a 和 b 相等，则 a.hashCode() 一定等于 b.hashCode()。

hashCode 在 Object 中的源码如下：

public native int hashCode();

从上述源码可以看到，Object 中的 hashCode 调用了一个（native）本地方法，返回了一个 int 类型的整数，当然，这个整数可能是正数也可能是负数。

hashCode 使用

相等的值 hashCode 一定相同的示例：

public class HashCodeExample {public static void main(String[] args) {
        String s1 = "Hello";
        String s2 = "Hello";
        String s3 = "Java";
        System.out.println("s1 hashCode:" + s1.hashCode());
        System.out.println("s2 hashCode:" + s2.hashCode());
        System.out.println("s3 hashCode:" + s3.hashCode());
    }
}

以上程序的执行结果，如下图所示：

在这里插入图片描述

不同的值 hashCode 也有可能相同的示例：

public class HashCodeExample {public static void main(String[] args) {
        String s1 = "Aa";
        String s2 = "BB";
        System.out.println("s1 hashCode:" + s1.hashCode());
        System.out.println("s2 hashCode:" + s2.hashCode());
    }
}

以上程序的执行结果，如下图所示：

在这里插入图片描述

3.为什么要一起重写？

接下来回到本文的主题，重写 equals 为什么一定要重写 hashCode？

为了解释这个问题，我们需要从下面的这个例子入手。

3.1 Set 正常使用

Set 集合是用来保存不同对象的，相同的对象就会被 Set 合并，最终留下一份独一无二的数据。

它的正常用法如下：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
 
public class HashCodeExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet();
        set.add("Java");
        set.add("Java");
        set.add("MySQL");
        set.add("MySQL");
        set.add("Redis");
        System.out.println("Set 集合长度:" + set.size());
        System.out.println();
        // 打印 Set 中的所有元素
        set.forEach(d -> System.out.println(d));
    }

}

以上程序的执行结果，如下图所示：

在这里插入图片描述

从上述结果可以看出，重复的数据已经被 Set 集合“合并”了，这也是 Set 集合最大的特点：去重。

3.2 Set 集合的“异常”

然而，如果我们在 Set 集合中存储的是，只重写了 equals 方法的自定义对象时，有趣的事情就发生了，如下代码所示：

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;
 
public class EqualsExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 对象 1
        Persion p1 = new Persion();
        p1.setName("Java");
        p1.setAge(18);
		// 对象 2
        Persion p2 = new Persion();
        p2.setName("Java");
        p2.setAge(18);
		// 创建 Set 集合Set<Persion> set = new HashSet<Persion>();
        set.add(p1);
        set.add(p2);
		// 打印 Set 中的所有数据
        set.forEach(p -> {
            System.out.println(p);
        });
    }
}
 
 
class Persion {
    private String name;
    private int age;
 
    // 只重写了 equals 方法
    @Override
    public boolean equals(Object o) {if (this == o) return true; // 引用相等返回 true// 如果等于 null，或者对象类型不同返回 falseif (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;// 强转为自定义 Persion 类型
        Persion persion = (Persion) o;
        // 如果 age 和 name 都相等，就返回 truereturn age == persion.age &&
                Objects.equals(name, persion.name);
    }
	
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    
     @Overridepublic String toString() {
        return "Persion{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

以上程序的执行结果，如下图所示：

在这里插入图片描述

从上述代码和上述图片可以看出，即使两个对象是相等的，Set 集合竟然没有将二者进行去重与合并。这就是重写了 equals 方法，但没有重写 hashCode 方法的问题所在。

3.3 解决“异常”

为了解决上面的问题，我们尝试在重写 equals 方法时，把 hashCode 方法也一起重写了，实现代码如下：

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;
 
public class EqualsToListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 对象 1
        Persion p1 = new Persion();
        p1.setName("Java");
        p1.setAge(18);
		// 对象 2
        Persion p2 = new Persion();
        p2.setName("Java");
        p2.setAge(18);
		// 创建 Set 对象Set<Persion> set = new HashSet<Persion>();
        set.add(p1);
        set.add(p2);
		// 打印 Set 中的所有数据
        set.forEach(p -> {
            System.out.println(p);
        });
    }
}
 
 
class Persion {
    private String name;
    private int age;
 
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true; // 引用相等返回 true// 如果等于 null，或者对象类型不同返回 falseif (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;// 强转为自定义 Persion 类型
        Persion persion = (Persion) o;
        // 如果 age 和 name 都相等，就返回 truereturn age == persion.age &&
                Objects.equals(name, persion.name);
    }
 
    @Overridepublic int hashCode() {
        // 对比 name 和 age 是否相等return Objects.hash(name, age);
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    
    @Overridepublic String toString() {
        return "Persion{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

}

以上程序的执行结果，如下图所示：
在这里插入图片描述

通过上述结果可以看出，当我们一起重写了两个方法之后，奇迹的事情又发生了，Set 集合又恢复正常了，这是为什么呢？

3.4 原因分析

出现以上问题的原因是，如果只重写了 equals 方法，那么默认情况下，Set 进行去重操作时，会先判断两个对象的 hashCode 是否相同，此时因为没有重写 hashCode 方法，所以会直接执行 Object 中的 hashCode 方法，而 Object 中的 hashCode 方法对比的是两个不同引用地址的对象，所以结果是 false，那么 equals 方法就不用执行了，直接返回的结果就是 false：两个对象不是相等的，于是就在 Set 集合中插入了两个相同的对象。

但是，如果在重写 equals 方法时，也重写了 hashCode 方法，那么在执行判断时会去执行重写的 hashCode 方法，此时对比的是两个对象的所有属性的 hashCode 是否相同，于是调用 hashCode 返回的结果就是 true，再去调用 equals 方法，发现两个对象确实是相等的，于是就返回 true 了，因此 Set 集合就不会存储两个一模一样的数据了，于是整个程序的执行就正常了。

总结

hashCode 和 equals 两个方法是用来协同判断两个对象是否相等的，采用这种方式的原因是可以提高程序插入和查询的速度，如果在重写 equals 时，不重写 hashCode，就会导致在某些场景下，例如将两个相等的自定义对象存储在 Set 集合时，就会出现程序执行的异常，为了保证程序的正常执行，所以我们就需要在重写 equals 时，也一并重写 hashCode 方法才行。

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