equals和hashCode方法详解

Java中的equals方法和hashCode方法是Object中的，所以每个对象都是有这两个方法的，有时候我们需要实现特定需求，可能要重写这两个方法，
首先说明一下JDK对equals(Object obj)和hashCode()这两个方法的定义和规范：在Java中任何一个对象都具备equals(Object obj)和hashCode()这两个方法，因为他们是在Object类中定义的。 equals(Object obj)方法用来判断两个对象是否“相同”，如果“相同”则返回true，否则返回false。 hashCode()方法返回一个int数，在Object类中的默认实现是“将该对象的内部地址转换成一个整数返回”。
hashCode 的常规协定是：     
1.在 Java 应用程序执行期间，在同一对象上多次调用 hashCode 方法时，必须一致地返回相同的整数，前提是对象上 equals 比较中所用的信息没有被修改。从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另一次执行，该整数无需保持一致。     
2.如果根据 equals(Object) 方法，两个对象是相等的，那么在两个对象中的每个对象上调用 hashCode 方法都必须生成相同的整数结果。     
3.以下情况不 是必需的：如果根据 equals(java.lang.Object) 方法，两个对象不相等，那么在两个对象中的任一对象上调用 hashCode 方法必定会生成不同的整数结果。但是，程序员应该知道，为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。     
4.实际上，由 Object 类定义的 hashCode 方法确实会针对不同的对象返回不同的整数。（这一般是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的，但是 JavaTM 编程语言不需要这种实现技巧。）     
    
当equals方法被重写时，通常有必要重写 hashCode 方法，以维护 hashCode 方法的常规协定，该协定声明相等对象必须具有相等的哈希码。
归纳总结：
1.若重写了equals(Object obj)方法，则有必要重写hashCode()方法。
2.若两个对象equals(Object obj)返回true，则hashCode（）有必要也返回相同的int数。
3.若两个对象equals(Object obj)返回false，则hashCode（）不一定返回不同的int数。
4.若两个对象hashCode（）返回相同int数，则equals（Object obj）不一定返回true。
5.若两个对象hashCode（）返回不同int数，则equals（Object obj）一定返回false。
6.同一对象在执行期间若已经存储在集合中，则不能修改影响hashCode值的相关信息，否则会导致内存泄露问题。

从上面的图中可以清晰地看到在存储一个对象时，先进行hashCode值的比较，然后进行equals的比较。可能现在你已经对上面的6点归纳有了一些认识。我们还可以通过JDK中得源码来认识一下具体hashCode和equals在代码中是如何调用的。

同时hash算法对于查找元素提供了很高的效率
如果想查找一个集合中是否包含有某个对象，大概的程序代码怎样写呢？
你通常是逐一取出每个元素与要查找的对象进行比较，当发现某个元素与要查找的对象进行equals方法比较的结果相等时，则停止继续查找并返回肯定的信息，否则，返回否定的信息，如果一个集合中有很多个元素，比如有一万个元素，并且没有包含要查找的对象时，则意味着你的程序需要从集合中取出一万个元素进行逐一比较才能得到结论。

有人发明了一种哈希算法来提高从集合中查找元素的效率，这种方式将集合分成若干个存储区域，每个对象可以计算出一个哈希码，可以将哈希码分组(使用不同的hash函数来计算的)，每组分别对应某个存储区域，根据一个对象的哈希吗就可以确定该对象应该存储在哪个区域HashSet就是采用哈希算法存取对象的集合，它内部采用对某个数字n进行取余(这种的hash函数是最简单的)的方式对哈希码进行分组和划分对象的存储区域；Object类中定义了一个hashCode()方法来返回每个Java对象的哈希码，当从HashSet集合中查找某个对象时，Java系统首先调用对象的hashCode()方法获得该对象的哈希码表，然后根据哈希吗找到相应的存储区域，最后取得该存储区域内的每个元素与该对象进行equals方法比较；这样就不用遍历集合中的所有元素就可以得到结论，可见，HashSet集合具有很好的对象检索性能，但是，HashSet集合存储对象的效率相对要低些，因为向HashSet集合中添加一个对象时，要先计算出对象的哈希码和根据这个哈希码确定对象在集合中的存放位置为了保证一个类的实例对象能在HashSet正常存储，要求这个类的两个实例对象用equals()方法比较的结果相等时，他们的哈希码也必须相等；也就是说，如果obj1.equals(obj2)的结果为true,那么以下表达式的结果也要为true:
obj1.hashCode() == obj2.hashCode()
换句话说：当我们重写一个对象的equals方法，就必须重写他的hashCode方法，不过不重写他的hashCode方法的话，Object对象中的hashCode方法始终返回的是一个对象的hash地址，而这个地址是永远不相等的。所以这时候即使是重写了equals方法，也不会有特定的效果的，因为hashCode方法如果都不想等的话，就不会调用equals方法进行比较了，所以没有意义了。

下面有例子说明:

package com.springboot.demo;

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

/**
 * Created by 340092 on 2017/12/13.
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Collection set = new HashSet();
        Coordinate p1 = new Coordinate(1, 1);
        Coordinate p2 = new Coordinate(1, 1);

        System.out.println(p1.equals(p2));
        set.add(p1);   //(1)
        set.add(p2);   //(2)
        set.add(p1);   //(3)

        System.out.println(set.size());

}
}

class Coordinate{
    private int x;
    private int y;

    Coordinate(int x,int y){
        this.x=x;
        this.y=y;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Coordinate that = (Coordinate) o;

        if (x != that.x) return false;
        return y == that.y;

    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = x;
        result = 31 * result + y;
        return result;
    }
}

这个重写了hashCode和equals 运行结果是:1

我们查看HashSet的add方法可以发现其底层是用的hashMap的put方法

public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

那我们再看HashMap的底层实现

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

/**
 * Implements Map.put and related methods
 *
 * @param hash hash for key
 * @param key the key
 * @param value the value to put
 * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
 * @param evict if false, the table is in creation mode.
 * @return previous value, or null if none
 */
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

标红的位置可以看到 是首先判断的hash值然后比较的是equals 即如果hash值相同在进行equals比较

原因分析：

（1）当执行set.add(p1)时（1），集合为空，直接存入集合；

（2）当执行set.add(p2)时（2），首先判断该对象（p2）的hashCode值所在的存储区域是否有相同的hashCode，因为没有覆盖hashCode方法，所以jdk使用默认Object的hashCode方法，返回内存地址转换后的整数，因为不同对象的地址值不同，所以这里不存在与p2相同hashCode值的对象，因此jdk默认不同hashCode值，equals一定返回false，所以直接存入集合。

（3）当执行set.add(p1)时（3），时，因为p1已经存入集合，同一对象返回的hashCode值是一样的，继续判断equals是否返回true，因为是同一对象所以返回true。此时jdk认为该对象已经存在于集合中，所以舍弃。

注释hashCode方法，但不覆盖equals方法，仍然会导致数据的不唯一性

输出结果为:2

原因分析：

（1）当执行set.add(p1)时（1），集合为空，直接存入集合；

（2）当执行set.add(p2)时（2），hash(没有重写默认是对象的地址)值不一样 jdk默认hash不一样,equals一定不同所以存入

（3）当执行set.add(p1)时（3），时，因为p1已经存入集合，同一对象返回的hashCode值是一样的，并且equals返回true。此时jdk认为该对象已经存在于集合中，所以舍弃。

如果注释equals方法 ,仍然会导致数据的不唯一性

输出结果为:2

原因分析：

（1）当执行set.add(p1)时（1），集合为空，直接存入集合；

（2）当执行set.add(p2)时（2），首先判断该对象（p2）的hashCode值所在的存储区域是否有相同的hashCode，这里覆盖了hashCode方法，p1和p2的hashCode相等，所以继续判断equals是否相等，因为这里没有覆盖equals，默认使用'=='来判断，所以这里equals返回false，jdk认为是不同的对象，所以将p2存入集合。

（3）当执行set.add(p1)时（3），时，因为p1已经存入集合，同一对象返回的hashCode值是一样的，并且equals返回true。此时jdk认为该对象已经存在于集合中，所以舍弃

还要注意内存泄露的问题:

假设p1的hashCode为1，p2的hashCode为2，在存储时p1被分配在1号桶中，p2被分配在2号筒中。

这时修改了p2中与计算hashCode有关的信息（x和y）,当调用remove(Object obj)时，

首先会查找该hashCode值得对象是否在集合中。假设修改后的hashCode值为10（仍存在2号桶中）,

这时查找结果空，jdk认为该对象不在集合中，所以不会进行删除操作。然而用户以为该对象已经被删除，

导致该对象长时间不能被释放，造成内存泄露。解决该问题的办法是不要在执行期间修改与hashCode值有关的对象信息，如果非要修改，则必须先从集合中删除，更新信息后再加入集合中

如下图：