为何要重写hashcode和equals方法？初级程序员在面试中不多能说清楚。

     我在面试 Java初级开发的时候，常常会问：你有没有重写过hashcode方法？很多候选人直接说没写过。我就想，或许真的没写过，因而就再经过一个问题确认：你在用HashMap的时候，键（Key）部分，有没有放过自定义对象？而这个时候，候选人说放过，因而两个问题的回答就自相矛盾了。

    最近问下来，这个问题广泛回答不大好，因而在本文里，就干脆从hash表讲起，讲述HashMap的存数据规则，由此你们就天然清楚上述问题的答案了。

1 经过Hash算法来了解HashMap对象的高效性

    咱们先复习数据结构里的一个知识点：在一个长度为n（假设是10000）的线性表（假设是ArrayList）里，存放着无序的数字；若是咱们要找一个指定的数字，就不得不经过从头至尾依次遍从来查找，这样的平均查找次数是n除以2（这里是5000）。

咱们再来观察Hash表（这里的Hash表纯粹是数据结构上的概念，和Java无关）。它的平均查找次数接近于1，代价至关小，关键是在Hash表里，存放在其中的数据和它的存储位置是用Hash函数关联的。

    咱们假设一个Hash函数是x*x%5。固然实际状况里不可能用这么简单的Hash函数，咱们这里纯粹为了说明方便，而Hash表是一个长度是11的线性表。若是咱们要把6放入其中，那么咱们首先会对6用Hash函数计算一下，结果是1，因此咱们就把6放入到索引号是1这个位置。一样若是咱们要放数字7，通过Hash函数计算，7的结果是4，那么它将被放入索引是4的这个位置。这个效果以下图所示。

    这样作的好处很是明显。好比咱们要从中找6这个元素，咱们能够先经过Hash函数计算6的索引位置，而后直接从1号索引里找到它了。

不过咱们会遇到“Hash值冲突”这个问题。好比通过Hash函数计算后，7和8会有相同的Hash值，对此Java的HashMap对象采用的是”链地址法“的解决方案。效果以下图所示。

 

    具体的作法是，为全部Hash值是i的对象创建一个同义词链表。假设咱们在放入8的时候，发现4号位置已经被占，那么就会新建一个链表结点放入8。一样，若是咱们要找8，那么发现4号索引里不是8，那会沿着链表依次查找。

    虽然咱们仍是没法完全避免Hash值冲突的问题，可是Hash函数设计合理，仍能保证同义词链表的长度被控制在一个合理的范围里。这里讲的理论知识并不是无的放矢，你们能在后文里清晰地了解到重写hashCode方法的重要性。

2 为何要重写equals和hashCode方法

    当咱们用HashMap存入自定义的类时，若是不重写这个自定义类的equals和hashCode方法，获得的结果会和咱们预期的不同。咱们来看WithoutHashCode.java这个例子。

在其中的第2到第18行，咱们定义了一个Key类；在其中的第3行定义了惟一的一个属性id。当前咱们先注释掉第9行的equals方法和第16行的hashCode方法。    

1	import java.util.HashMap;
2	class Key {
3		private Integer id;
4		public Integer getId() 
5	{return id; }
6		public Key(Integer id) 
7	{this.id = id;	}
8	//故意先注释掉equals和hashCode方法
9	//	public boolean equals(Object o) {
10	//		if (o == null || !(o instanceof Key)) 
11	//		{ return false;	} 
12	//		else 
13	//		{ return this.getId().equals(((Key) o).getId());}
14	//	}
15		
16	//	public int hashCode() 
17	//	{ return id.hashCode();	}
18	}
19	
20	public class WithoutHashCode {
21		public static void main(String[] args) {
22			Key k1 = new Key(1);
23			Key k2 = new Key(1);
24			HashMap<Key,String> hm = new HashMap<Key,String>(); 
25			hm.put(k1, "Key with id is 1");		
26			System.out.println(hm.get(k2));		
27		}
28	}

    在main函数里的第22和23行，咱们定义了两个Key对象，它们的id都是1，就比如它们是两把相同的都能打开同一扇门的钥匙。

    在第24行里，咱们经过泛型建立了一个HashMap对象。它的键部分能够存放Key类型的对象，值部分能够存储String类型的对象。

    在第25行里，咱们经过put方法把k1和一串字符放入到hm里； 而在第26行，咱们想用k2去从HashMap里获得值；这就比如咱们想用k1这把钥匙来锁门，用k2来开门。这是符合逻辑的，但从当前结果看，26行的返回结果不是咱们想象中的那个字符串，而是null。

    缘由有两个—没有重写。第一是没有重写hashCode方法，第二是没有重写equals方法。

   当咱们往HashMap里放k1时，首先会调用Key这个类的hashCode方法计算它的hash值，随后把k1放入hash值所指引的内存位置。

    关键是咱们没有在Key里定义hashCode方法。这里调用的还是Object类的hashCode方法（全部的类都是Object的子类），而Object类的hashCode方法返回的hash值实际上是k1对象的内存地址（假设是1000）。

    

    若是咱们随后是调用hm.get(k1)，那么咱们会再次调用hashCode方法（仍是返回k1的地址1000），随后根据获得的hash值，能很快地找到k1。

    但咱们这里的代码是hm.get(k2)，当咱们调用Object类的hashCode方法（由于Key里没定义）计算k2的hash值时，其实获得的是k2的内存地址（假设是2000）。因为k1和k2是两个不一样的对象，因此它们的内存地址必定不会相同，也就是说它们的hash值必定不一样，这就是咱们没法用k2的hash值去拿k1的缘由。

    当咱们把第16和17行的hashCode方法的注释去掉后，会发现它是返回id属性的hashCode值，这里k1和k2的id都是1,因此它们的hash值是相等的。

    咱们再来更正一下存k1和取k2的动做。存k1时，是根据它id的hash值，假设这里是100，把k1对象放入到对应的位置。而取k2时，是先计算它的hash值（因为k2的id也是1，这个值也是100），随后到这个位置去找。

    但结果会出乎咱们意料：明明100号位置已经有k1，但第26行的输出结果依然是null。其缘由就是没有重写Key对象的equals方法。

    HashMap是用链地址法来处理冲突，也就是说，在100号位置上，有可能存在着多个用链表形式存储的对象。它们经过hashCode方法返回的hash值都是100。

     当咱们经过k2的hashCode到100号位置查找时，确实会获得k1。但k1有可能仅仅是和k2具备相同的hash值，但未必和k2相等（k1和k2两把钥匙未必能开同一扇门），这个时候，就须要调用Key对象的equals方法来判断二者是否相等了。

    因为咱们在Key对象里没有定义equals方法，系统就不得不调用Object类的equals方法。因为Object的固有方法是根据两个对象的内存地址来判断，因此k1和k2必定不会相等，这就是为何依然在26行经过hm.get(k2)依然获得null的缘由。

    为了解决这个问题，咱们须要打开第9到14行equals方法的注释。在这个方法里，只要两个对象都是Key类型，并且它们的id相等，它们就相等。

3 对面试问题的说明

    因为在项目里常常会用到HashMap，因此我在面试的时候必定会问这个问题∶你有没有重写过hashCode方法？你在使用HashMap时有没有重写hashCode和equals方法？你是怎么写的？

    根据问下来的结果，我发现初级程序员对这个知识点广泛没掌握好。重申一下，若是你们要在HashMap的“键”部分存放自定义的对象，必定要在这个对象里用本身的equals和hashCode方法来覆盖Object里的同名方法。 

     本文是从Java核心技术及面试指南这本书中相关内容改编而来。