Java中hashcode()方法的前生與今世

當我們要學習hashcode()方法時，我們需要一步一步弄清楚以下這幾個方面：

1.hashcode()的由來

hashcode是jdk根據對象的地址或者字符串或者數字算出來的int型別的數值，那麼是透過什麼算出來的呢？答案是hashtable（雜湊表），雜湊表就是根據關鍵碼值(Key value)而直接進行存取的資料結構。這樣的話可能太過於官方，在這裡說一下我的理解，hashcode就是透過一個函數映射得到的值，這個函數叫哈希函數，我們向函數中傳入一個key值，就會得到一個value值，通過哈希函數得到的value就是哈希值，即value=f(key)。那麼理解了hashcode之後，我們就知道hashcode()方法是做什麼用的了，hashcode()方法就是為了計算並回傳hashcode方法。

2.hashcode()的作用

雜湊表的主要好處就是它能夠提高查找效率。透過查看API我們可以發現，hashcode()是Object的方法，也可以說正常情況下所有類別的物件都夠調用hashcode()方法，在Java中，根據他能夠提高查找效率的特點，我們主要應用在為了配合基於雜湊的集合一起正常運行，這樣的雜湊集合包括HashSet、HashMap以及HashTable。集合中不允許重複的元素存在，那麼當我們需要加入一個新的元素時，如何判斷該元素已經存在了呢？也許大多數人都會想到呼叫equals方法來逐一比較，這個方法確實可行。但如果集合中已經存在一萬條數據或更多的數據，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的具體實作中會用一個table保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位址，所以這裡有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。下面這段程式碼是java.util.HashMap的中put方法的具體實作：

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方法是用來在HashMap中加入新的元素，從put方法的具體實作可知，會先呼叫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至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，進而提高程式效率。

3.hashcode()方法與equals()方法

在這裡需要注意幾個問題。判斷物件相等是否可以用hashcode()方法，答案是不可以必須用equals()方法。兩個不同物件可能hashcode相等，但兩個不同hashcode的物件一定不同。

另一個注意的問題：設計一個類別的時候為需要重寫equals方法，例如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。下面看一個只重寫了equals方法的例子：

 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)));
    }
}

如果兩個People對象，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”，但事實上它輸出的是“null”。

雖然透過重寫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類別類似），但是要知道預設情況下，hashCode方法是將物件的儲存位址進行映射。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)產生的是兩個對象，它們的儲存位址肯定不同。所以在hashmap進行get操作時，因為得到的hashcdoe值不同直接回傳null。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。

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)));
    }
}

下面引用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方法必須一致地返回同一個整數。

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方法必須傳回相同的整數結果。

如果兩個物件根據equals方法比較是不等的，則hashCode方法不一定得傳回不同的整數。

　　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()都應該產生相同的值。 hashCode方法依賴於物件中易變的數據，使用者就要當心了，因為此數據發生變化時，hashCode()方法就會產生一個不同的雜湊碼」。