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Android 技能圖譜學習路線系列-Java基礎之HashCode

阿新 • • 發佈：2018-12-12

轉自https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3681042.html

HashCode是Java Object類中的一個方法。

public native int hashCode();

根據這個方法的宣告可知，該方法返回一個int型別的數值，並且是本地方法，因此在Object類中並沒有給出具體的實現。

為何Object類需要這樣一個方法？它有什麼作用呢？今天我們就來具體探討一下hashCode方法。 一.hashCode方法的作用

對於包含容器型別的程式設計語言來說，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雜湊的集合一起正常執行，這樣的雜湊集合包括HashSet、HashMap以及HashTable。

為什麼這麼說呢？考慮一種情況，當向集合中插入物件時，如何判別在集合中是否已經存在該物件了？（注意：集合中不允許重複的元素存在）

也許大多數人都會想到呼叫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資料或者更多的資料，如果採用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，當集合要新增新的物件時，先呼叫這個物件的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儲存已經存進去的物件的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， 就呼叫它的equals方法與新元素進行比較，相同的話就不存了，不相同就雜湊其它的地址，所以這裡存在一個衝突解決的問題，這樣一來實際呼叫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物件相關的資訊（比如物件的儲存地址，物件的欄位等）對映成一個數值，這個數值稱作為雜湊值。下面這段程式碼是java.util.HashMap的中put方法的具體實現：

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中新增新的元素，從put方法的具體實現可知，會先呼叫hashCode方法得到該元素的hashCode值，然後檢視table中是否存在該hashCode值，如果存在則呼叫equals方法重新確定是否存在該元素，如果存在，則更新value值，否則將新的元素新增到HashMap中。從這裡可以看出，hashCode方法的存在是為了減少equals方法的呼叫次數，從而提高程式效率。

如果對於hash表這個資料結構的朋友不清楚，可以參考這幾篇博文;

有些朋友誤以為預設情況下，hashCode返回的就是物件的儲存地址，事實上這種看法是不全面的，確實有些JVM在實現時是直接返回物件的儲存地址，但是大多時候並不是這樣，只能說可能儲存地址有一定關聯。下面是HotSpot JVM中生成hash雜湊值的實現：

static inline intptr_t get_next_hash(Thread * Self, oop obj) {
  intptr_t value = 0 ;
  if (hashCode == 0) {
     // This form uses an unguarded global Park-Miller RNG,
     // so it's possible for two threads to race and generate the same RNG.
     // On MP system we'll have lots of RW access to a global, so the
     // mechanism induces lots of coherency traffic.
     value = os::random() ;
  } else
  if (hashCode == 1) {
     // This variation has the property of being stable (idempotent)
     // between STW operations.  This can be useful in some of the 1-0
     // synchronization schemes.
     intptr_t addrBits = intptr_t(obj) >> 3 ;
     value = addrBits ^ (addrBits >> 5) ^ GVars.stwRandom ;
  } else
  if (hashCode == 2) {
     value = 1 ;            // for sensitivity testing
  } else
  if (hashCode == 3) {
     value = ++GVars.hcSequence ;
  } else
  if (hashCode == 4) {
     value = intptr_t(obj) ;
  } else {
     // Marsaglia's xor-shift scheme with thread-specific state
     // This is probably the best overall implementation -- we'll
     // likely make this the default in future releases.
     unsigned t = Self->_hashStateX ;
     t ^= (t << 11) ;
     Self->_hashStateX = Self->_hashStateY ;
     Self->_hashStateY = Self->_hashStateZ ;
     Self->_hashStateZ = Self->_hashStateW ;
     unsigned v = Self->_hashStateW ;
     v = (v ^ (v >> 19)) ^ (t ^ (t >> 8)) ;
     Self->_hashStateW = v ;
     value = v ;
  }
 
  value &= markOopDesc::hash_mask;
  if (value == 0) value = 0xBAD ;
  assert (value != markOopDesc::no_hash, "invariant") ;
  TEVENT (hashCode: GENERATE) ;
  return value;
}

該實現位於hotspot/src/share/vm/runtime/synchronizer.cpp檔案下。

因此有人會說，可以直接根據hashcode值判斷兩個物件是否相等嗎？肯定是不可以的，因為不同的物件可能會生成相同的hashcode值。雖然不能根據hashcode值判斷兩個物件是否相等，但是可以直接根據hashcode值判斷兩個物件不等，如果兩個物件的hashcode值不等，則必定是兩個不同的物件。如果要判斷兩個物件是否真正相等，必須通過equals方法。

也就是說對於兩個物件，如果呼叫equals方法得到的結果為true，則兩個物件的hashcode值必定相等；

如果equals方法得到的結果為false，則兩個物件的hashcode值不一定不同；

如果兩個物件的hashcode值不等，則equals方法得到的結果必定為false；

如果兩個物件的hashcode值相等，則equals方法得到的結果未知。 二.equals方法和hashCode方法

在有些情況下，程式設計者在設計一個類的時候為需要重寫equals方法，比如String類，但是千萬要注意，在重寫equals方法的同時，必須重寫hashCode方法。為什麼這麼說呢？

下面看一個例子：

package com.cxh.test1;
 
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
 
 
class People{
    private String name;
    private int age;
     
    public People(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }  
     
    public void setAge(int age){
        this.age = age;
    }
         
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return this.name.equals(((People)obj).name) && this.age== ((People)obj).age;
    }
}

 
public class Main {
 
    public static void main(String[] args) {
         
        People p1 = new People("Jack", 12);
        System.out.println(p1.hashCode());
             
        HashMap<People, Integer> hashMap = new HashMap<People, Integer>();
        hashMap.put(p1, 1);
         
        System.out.println(hashMap.get(new People("Jack", 12)));
    }
}

在這裡我只重寫了equals方法，也就說如果兩個People物件，如果它的姓名和年齡相等，則認為是同一個人。

這段程式碼本來的意願是想這段程式碼輸出結果為“1”，但是事實上它輸出的是“null”。為什麼呢？原因就在於重寫equals方法的同時忘記重寫hashCode方法。

雖然通過重寫equals方法使得邏輯上姓名和年齡相同的兩個物件被判定為相等的物件（跟String類類似），但是要知道預設情況下，hashCode方法是將物件的儲存地址進行對映。那麼上述程式碼的輸出結果為“null”就不足為奇了。原因很簡單，p1指向的物件和

System.out.println(hashMap.get(new People(“Jack”, 12)));這句中的new People(“Jack”, 12)生成的是兩個物件，它們的儲存地址肯定不同。下面是HashMap的get方法的具體實現：

public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        int hash = hash(key.hashCode());
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
                return e.value;
        }
        return null;
    }

所以在hashmap進行get操作時，因為得到的hashcdoe值不同（注意，上述程式碼也許在某些情況下會得到相同的hashcode值，不過這種概率比較小，因為雖然兩個物件的儲存地址不同也有可能得到相同的hashcode值），所以導致在get方法中for迴圈不會執行，直接返回null。

因此如果想上述程式碼輸出結果為“1”，很簡單，只需要重寫hashCode方法，讓equals方法和hashCode方法始終在邏輯上保持一致性。

package com.cxh.test1;
 
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
 
 
class People{
    private String name;
    private int age;
     
    public People(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }  
     
    public void setAge(int age){
        this.age = age;
    }
     
    @Override
    public int hashCode() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return name.hashCode()*37+age;
    }
     
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return this.name.equals(((People)obj).name) && this.age== ((People)obj).age;
    }
    }


  public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        People p1 = new People("Jack", 12);
        System.out.println(p1.hashCode());
        HashMap<People, Integer> hashMap = new HashMap<People, Integer>();
        hashMap.put(p1, 1);
        System.out.println(hashMap.get(new People("Jack", 12)));
    }
}

這樣一來的話，輸出結果就為“1”了。

下面這段話摘自Effective Java一書：

在程式執行期間，只要equals方法的比較操作用到的資訊沒有被修改，那麼對這同一個物件呼叫多次，hashCode方法必須始終如一地返回同一個整數。 如果兩個物件根據equals方法比較是相等的，那麼呼叫兩個物件的hashCode方法必須返回相同的整數結果。 如果兩個物件根據equals方法比較是不等的，則hashCode方法不一定得返回不同的整數。

對於第二條和第三條很好理解，但是第一條，很多時候就會忽略。在《Java程式設計思想》一書中的P495頁也有同第一條類似的一段話：

“設計hashCode()時最重要的因素就是：無論何時，對同一個物件呼叫hashCode()都應該產生同樣的值。如果在講一個物件用put()新增進HashMap時產生一個hashCdoe值，而用get()取出時卻產生了另一個hashCode值，那麼就無法獲取該物件了。所以如果你的hashCode方法依賴於物件中易變的資料，使用者就要當心了，因為此資料發生變化時，hashCode()方法就會生成一個不同的雜湊碼”。

下面舉個例子：

package com.cxh.test1;
 
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
 
 
class People{
    private String name;
    private int age;
 
public People(String name,int age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}  
 
public void setAge(int age){
    this.age = age;
}
 
@Override
public int hashCode() {
    // TODO Auto-generated method stub
    return name.hashCode()*37+age;
}
 
@Override
public boolean equals(Object obj) {
    // TODO Auto-generated method stub
    return this.name.equals(((People)obj).name) && this.age== ((People)obj).age;
}

}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    	People p1 = new People("Jack", 12);
        System.out.println(p1.hashCode());
     
        HashMap<People, Integer> hashMap = new HashMap<People, Integer>();
        hashMap.put(p1, 1);
     
        p1.setAge(13);
     
       System.out.println(hashMap.get(p1));
    }
}

這段程式碼輸出的結果為“null”，想必其中的原因大家應該都清楚了。

因此，在設計hashCode方法和equals方法的時候，如果物件中的資料易變，則最好在equals方法和hashCode方法中不要依賴於該欄位。

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