equals()方法和hashCode()方法（詳細介紹）

Java的基底類別Object提供了一些方法，其中equals()方法用於判斷兩個物件是否相等，hashCode()方法用於計算物件的雜湊碼。 equals()和hashCode()都不是final方法，都可以重寫(overwrite)。

本文介紹了2種方法在使用和重寫時，一些需要注意的問題。

一、equal()方法

# Object類別中equals()方法實作如下：

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

#透過此實作可以看出，Object類別的實作採用了區分度最高的演算法，也就是只要兩個物件不是同一個對象，那麼equals()一定會返回false。

雖然我們在定義類別時，可以重寫equals()方法，但是有一些注意事項；JDK中說明了實作equals()方法應該遵守的約定：

# （1）自反性：x.equals(x)必須回傳true。

（2）對稱性：x.equals(y)與y.equals(x)的回傳值必須相等。

（3）傳遞性：x.equals(y)為true，y.equals(z)也為true，則x.equals(z)必須為true。

（4）一致性：如果物件x和y在equals()中使用的資訊都沒有改變，那麼x.equals(y)值始終不變。

（5）非null：x不是null，y為null，則x.equals(y)必須為false。

二、hashCode()方法

#1、Object的hashCode()

Object類別中hashCode()方法的宣告如下：

public native int hashCode();

可以看出，hashCode()是一個native方法，而且傳回值型別是整形；實際上，該native方法將物件在記憶體中的位址作為哈希碼返回，可以保證不同物件的返回值不同。

與equals()方法類似，hashCode()方法可以被重寫。 JDK中對hashCode()方法的作用，以及實作時的注意事項做了說​​明：

（1）hashCode()在雜湊表中起作用，如java.util.HashMap。

（2）如果物件在equals()中使用的資訊都沒有改變，那麼hashCode()值始終不變。

（3）如果兩個物件使用equals()方法判斷為相等，則hashCode()方法也應該相等。

（4）如果兩個物件使用equals()方法判斷為不相等，則不要求hashCode()也必須不相等；但是開發人員應該認識到，不相等的物件產生不相同的hashCode可以提高哈希表的效能。

2、hashCode()的作用

#總的來說，hashCode()在雜湊表中起作用，如HashSet、 HashMap等。

當我們在哈希表(如HashSet、HashMap等)中新增物件object時，先呼叫hashCode()方法計算object的雜湊碼，透過雜湊碼可以直接定位object在雜湊表中的位置(一般是哈希碼對哈希表大小取餘)。如果該位置沒有對象，可以直接將object插入該位置；如果該位置有對象(可能有多個，透過鍊錶實現)，則調用equals()方法比較這些對象與object是否相等，如果相等，則不需要保存object；如果不相等，則將該物件加入到鍊錶中。

這也解釋了為什麼equals()相等，則hashCode()必須相等。 如果兩個物件equals()相等，則它們在哈希表(如HashSet、HashMap等)中只應該出現一次；如果hashCode()不相等，那麼它們會被散列到哈希表的不同位置，哈希表中出現了不只一次。

實際上，在JVM中，載入的物件在記憶體中包含三部分：物件頭、實例資料、填滿。其中，物件頭包括指向物件所屬類型的指標和MarkWord，而MarkWord中除了包含物件的GC分代年齡資訊、加鎖狀態資訊外，還包含了物件的hashcode；物件實例資料是物件真正儲存的有效資訊；填充部分僅起到佔位符的作用, 原因是HotSpot要求物件起始位址必須是8位元組的整數倍。

三、String中equals()和hashCode()的實作

String類別中相關實作程式碼如下：

    private final char value[];
    private int hash; // Default to 0
    public boolean equals(Object anObject) {
        if (this == anObject) {
            return true;
        }
        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = value.length;
            if (n == anotherString.value.length) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    public int hashCode() {
        int h = hash;
        if (h == 0 && value.length > 0) {
            char val[] = value;

            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                h = 31 * h + val[i];
            }
            hash = h;
        }
        return h;
    }

透過程式碼可以看出以下幾點：

1、String的資料是final的，即一個String物件一旦創建，便不能修改；形如String s = "hello"; s = "world ";的語句，當s = "world"執行時，並不是字串物件的值變成了"world"，而是新建了一個String對象，s引用指向了新物件。

2、String類別將hashCode()的結果快取為hash值，提高效能。

3、String物件equals()相等的條件是二者同為String對象，長度相同，且字串值完全相同；不要求二者是同一個對象。

4、String的hashCode()計算公式為：s[0]*31^(n-1) s[1]*31^(n-2) ... s[n-1]

關於hashCode()計算過程中，為什麼使用了數字31，主要有以下原因：

1、使用质数计算哈希码，由于质数的特性，它与其他数字相乘之后，计算结果唯一的概率更大，哈希冲突的概率更小。

2、使用的质数越大，哈希冲突的概率越小，但是计算的速度也越慢；31是哈希冲突和性能的折中，实际上是实验观测的结果。

3、JVM会自动对31进行优化：31 * i == (i 77c98ee81678acf12c851e5747f5e864>> 32))

 (4) 如果是float值，则计算Float.floatToIntBits(f)

 (5) 如果是double值，则计算Double.doubleToLongBits(f)，然后返回的结果是long,再用规则(3)去处理long,得到int

 (6) 如果是对象应用，如果equals方法中采取递归调用的比较方式，那么hashCode中同样采取递归调用hashCode的方式。否则需要为这个域计算一个范式，比如当这个域的值为null的时候，那么hashCode 值为0

 (7) 如果是数组，那么需要为每个元素当做单独的域来处理。java.util.Arrays.hashCode方法包含了8种基本类型数组和引用数组的hashCode计算，算法同上。 

C、最后，把每个域的散列码合并到对象的哈希码中。

下面通过一个例子进行说明。在该例中，Person类重写了equals()方法和hashCode()方法。因为equals()方法中只使用了name域和age域，所以hashCode()方法中，也只计算name域和age域。

对于String类型的name域，直接使用了String的hashCode()方法；对于int类型的age域，直接用其值作为该域的hash。

public class Person {
	private String name;
	private int age;
	private boolean gender;

	public Person() {
		super();
	}

	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;
	}
	public boolean isGender() {
		return gender;
	}
	public void setGender(boolean gender) {
		this.gender = gender;
	}

	@Override
	public boolean equals(Object another) {
		if (this == another) {
			return true;
		}
		if (another instanceof Person) {
			Person anotherPerson = (Person) another;
			if (this.getName().equals(anotherPerson.getName()) && this.getAge() == anotherPerson.getAge()) {
				return true;
			} else {
				return false;
			}
		}
		return false;
	}

	@Override
	public int hashCode() {
		int hash = 17;
		hash = hash * 31 + getName().hashCode();
		hash = hash * 31 + getAge();
		return hash;
	}
}

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