Java HashCode詳解
一、為什麽要有Hash算法
Java中的集合有兩類，一類是List，一類是Set。List內的元素是有序的，元素可以重復。Set元素無序，但元素不可重復。要想保證元素不重復，兩個元素是否重復應該依據什麽來判斷呢？用Object.equals方法。但若每增加一個元素就檢查一次，那麽當元素很多時，後添加到集合中的元素比較的次數就非常多了。也就是說若集合中已有1000個元素，那麽第1001個元素加入集合時，它就要調用1000次equals方法。這顯然會大大降低效率。於是Java采用了哈希表的原理。哈希(Hash)是個人名，由於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的官方文檔定義：
hashCode 的常規協定是：
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- 1.在 Java 應用程序執行期間，只要對象的 equals 比較操作所用的信息沒有被修改，那麽在同一對象上多次調用 hashCode 方法時，必須一致地返回相同的整數，。從某一應用程序的一次執行到同一應用程序的另一次執行，該整數無需保持一致。
- 2.如果根據 equals(Object) 方法，兩個對象是相等的，那麽在兩個對象中的每個對象上調用 hashCode 方法都必須生成相同的整數結果。
- 3.如果根據 equals(java.lang.Object) 方法，兩個對象不相等，那麽在兩個對象中的任一對象上調用 hashCode 方法不一定要產生不同的整數結果。但是，程序員應該知道，為不相等的對象生成不同整數結果可以提高哈希表的性能。
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- 1.hashcode是用來查找的，如果你學過數據結構就應該知道，在查找和排序這一章有
- 例如內存中有這樣的位置
- 0 1 2 3 4 5 6 7
- 而我有個類，這個類有個字段叫ID,我要把這個類存放在以上8個位置之一，如果不用hashcode而任意存放，那麽當查找時就需要到這八個位置裏挨個去找，或者用二分法一類的算法。
- 但如果用hashcode那就會使效率提高很多。
- 我們這個類中有個字段叫ID,那麽我們就定義我們的hashcode為ID％8，然後把我們的類存放在取得得余數那個位置。比如我們的ID為9，9除8的余數為1，那麽我們就把該類存在1這個位置，如果ID是13，求得的余數是5，那麽我們就把該類放在5這個位置。這樣，以後在查找該類時就可以通過ID除 8求余數直接找到存放的位置了。
- 2.但是如果兩個類有相同的hashcode怎麽辦那（我們假設上面的類的ID不是唯一的），例如9除以8和17除以8的余數都是1，那麽這是不是合法的，回答是：可以這樣。那麽如何判斷呢？在這個時候就需要定義 equals了。
- 也就是說，我們先通過 hashcode來判斷兩個類是否存放某個桶裏，但這個桶裏可能有很多類，那麽我們就需要再通過 equals 來在這個桶裏找到我們要的類。
- 那麽。重寫了equals()，為什麽還要重寫hashCode()呢？
- 想想，你要在一個桶裏找東西，你必須先要找到這個桶啊，你不通過重寫hashcode()來找到
當Set接收一個元素時根據該對象的信息算出hashCode，看它屬於哪一個區間，在這個區間裏調用equeals方法。
確實提高了效率。但一個面臨問題：若兩個對象equals相等，但不在一個區間，根本沒有機會進行比較，會被認為是不同的對象。所以Java對於eqauls方法和hashCode方法是這樣規定的：
1 如果兩個對象相同，那麽它們的hashCode值一定要相同。也告訴我們重寫equals方法，一定要重寫hashCode方法。
2 如果兩個對象的hashCode相同，它們並不一定相同，這裏的對象相同指的是用eqauls方法比較。
三、hashCode方法的分析
哈希表這個數據結構想必大多數人都不陌生，而且在很多地方都會利用到hash表來提高查找效率。在Java的Object類中有一個方法:
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- public native int hashCode();
為何Object類需要這樣一個方法？它有什麽作用呢？今天我們就來具體探討一下hashCode方法。根據這個方法的聲明可知，該方法返回一個int類型的數值，並且是本地方法，因此在Object類中並沒有給出具體的實現。
對於包含容器類型的程序設計語言來說，基本上都會涉及到hashCode。在Java中也一樣，hashCode方法的主要作用是為了配合基於散列的集合一起正常運行，這樣的散列集合包括HashSet、HashMap以及HashTable。
為什麽這麽說呢？考慮一種情況，當向集合中插入對象時，如何判別在集合中是否已經存在該對象了？（註意：集合中不允許重復的元素存在）
也許大多數人都會想到調用equals方法來逐個進行比較，這個方法確實可行。但是如果集合中已經存在一萬條數據或者更多的數據，如果采用equals方法去逐一比較，效率必然是一個問題。此時hashCode方法的作用就體現出來了，當集合要添加新的對象時，先調用這個對象的hashCode方法，得到對應的hashcode值，實際上在HashMap的具體實現中會用一個table保存已經存進去的對象的hashcode值，如果table中沒有該hashcode值，它就可以直接存進去，不用再進行任何比較了；如果存在該hashcode值， 就調用它的equals方法與新元素進行比較，相同的話就不存了，不相同就散列其它的地址，所以這裏存在一個沖突解決的問題，這樣一來實際調用equals方法的次數就大大降低了，說通俗一點：Java中的hashCode方法就是根據一定的規則將與對象相關的信息（比如對象的存儲地址，對象的字段等）映射成一個數值，這個數值稱作為散列值。下面這段代碼是java.util.HashMap的中put方法的具體實現：
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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方法是用來向HashMap中添加新的元素，從put方法的具體實現可知，會先調用hashCode方法得到該元素的hashCode值，然後查看table中是否存在該hashCode值，如果存在則調用equals方法重新確定是否存在該元素，如果存在，則更新value值，否則將新的元素添加到HashMap中。從這裏可以看出，hashCode方法的存在是為了減少equals方法的調用次數，從而提高程序效率。
因此有人會說，可以直接根據hashcode值判斷兩個對象是否相等嗎？肯定是不可以的，因為不同的對象可能會生成相同的hashcode值。雖然不能根據hashcode值判斷兩個對象是否相等，但是可以直接根據hashcode值判斷兩個對象不等，如果兩個對象的hashcode值不等，則必定是兩個不同的對象。如果要判斷兩個對象是否真正相等，必須通過equals方法。
也就是說對於兩個對象，如果調用equals方法得到的結果為true，則兩個對象的hashcode值必定相等；
如果equals方法得到的結果為false，則兩個對象的hashcode值不一定不同；
如果兩個對象的hashcode值不等，則equals方法得到的結果必定為false；
如果兩個對象的hashcode值相等，則equals方法得到的結果未知。
四、覆寫equals時總要覆蓋HashCode
如果不覆蓋會怎麽樣，這樣就違反了第二條規定，相等的對象必須具有相等的散列碼
如果不寫，即使是相等的對象，返回的就是兩個不同的散列碼
Java HashCode詳解