浅谈Java中的hashcode方法
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哈希表这个数据结构想必大多数人都不陌生，并且在不少地方都会利用到hash表来提升查找效率。在Java的Object类中有一个方法:java
public native int hashCode();
根据这个方法的声明可知，该方法返回一个int类型的数值，而且是本地方法，所以在Object类中并无给出具体的实现。web
为什么Object类须要这样一个方法？它有什么做用呢？今天咱们就来具体探讨一下hashCode方法。编程
一.hashCode方法的做用
对于包含容器类型的程序设计语言来讲，基本上都会涉及到hashCode。在Java中也同样，hashCode方法的主要做用是为了配合基于散列的集合一块儿正常运行，这样的散列集合包括HashSet、HashMap以及HashTable。数据结构
为何这么说呢？考虑一种状况，当向集合中插入对象时，如何判别在集合中是否已经存在该对象了？（注意：集合中不容许重复的元素存在）dom
也许大多数人都会想到调用equals方法来逐个进行比较，这个方法确实可行。可是若是集合中已经存在一万条数据或者更多的数据，若是采用equals方法去逐一比较，效率必然是一个问题。此时hashCode方法的做用就体现出来了，当集合要添加新的对象时，先调用这个对象的hashCode方法，获得对应的hashcode值，实际上在HashMap的具体实现中会用一个table保存已经存进去的对象的hashcode值，若是table中没有该hashcode值，它就能够直接存进去，不用再进行任何比较了；若是存在该hashcode值， 就调用它的equals方法与新元素进行比较，相同的话就不存了，不相同就散列其它的地址，因此这里存在一个冲突解决的问题，这样一来实际调用equals方法的次数就大大下降了，说通俗一点：Java中的hashCode方法就是根据必定的规则将与对象相关的信息（好比对象的存储地址，对象的字段等）映射成一个数值，这个数值称做为散列值。下面这段代码是java.util.HashMap的中put方法的具体实现：ide
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方法是用来向HashMap中添加新的元素，从put方法的具体实现可知，会先调用hashCode方法获得该元素的hashCode值，而后查看table中是否存在该hashCode值，若是存在则调用equals方法从新肯定是否存在该元素，若是存在，则更新value值，不然将新的元素添加到HashMap中。从这里能够看出，hashCode方法的存在是为了减小equals方法的调用次数，从而提升程序效率。oop
若是对于hash表这个数据结构的朋友不清楚，能够参考这几篇博文;this
http://www.cnblogs.com/jiewei915/archive/2010/08/09/1796042.htmlspa
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/archive/2012/09/28/2700000.html
http://www.java3z.com/cwbwebhome/article/article8/83560.html?id=4649
有些朋友误觉得默认状况下，hashCode返回的就是对象的存储地址，事实上这种见解是不全面的，确实有些JVM在实现时是直接返回对象的存储地址，可是大多时候并非这样，只能说可能存储地址有必定关联。下面是HotSpot JVM中生成hash散列值的实现：
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;
}
该实现位于hotspot/src/share/vm/runtime/synchronizer.cpp文件下。
所以有人会说，能够直接根据hashcode值判断两个对象是否相等吗？确定是不能够的，由于不一样的对象可能会生成相同的hashcode值。虽然不能根据hashcode值判断两个对象是否相等，可是能够直接根据hashcode值判断两个对象不等，若是两个对象的hashcode值不等，则一定是两个不一样的对象。若是要判断两个对象是否真正相等，必须经过equals方法。
也就是说对于两个对象，若是调用equals方法获得的结果为true，则两个对象的hashcode值一定相等；
若是equals方法获得的结果为false，则两个对象的hashcode值不必定不一样；
若是两个对象的hashcode值不等，则equals方法获得的结果一定为false；
若是两个对象的hashcode值相等，则equals方法获得的结果未知。
二.equals方法和hashCode方法
在有些状况下，程序设计者在设计一个类的时候为须要重写equals方法，好比String类，可是千万要注意，在重写equals方法的同时，必须重写hashCode方法。为何这么说呢？
下面看一个例子：
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)));
}
}
在这里我只重写了equals方法，也就说若是两个People对象，若是它的姓名和年龄相等，则认为是同一我的。
这段代码原本的意愿是想这段代码输出结果为“1”，可是事实上它输出的是“null”。为何呢？缘由就在于重写equals方法的同时忘记重写hashCode方法。
虽然经过重写equals方法使得逻辑上姓名和年龄相同的两个对象被断定为相等的对象（跟String类相似），可是要知道默认状况下，hashCode方法是将对象的存储地址进行映射。那么上述代码的输出结果为“null”就不足为奇了。缘由很简单，p1指向的对象和
System.out.println(hashMap.get(new People("Jack", 12)));这句中的new People("Jack", 12)生成的是两个对象，它们的存储地址确定不一样。下面是HashMap的get方法的具体实现：
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;
}
因此在hashmap进行get操做时，由于获得的hashcdoe值不一样（注意，上述代码也许在某些状况下会获得相同的hashcode值，不过这种几率比较小，由于虽然两个对象的存储地址不一样也有可能获得相同的hashcode值），因此致使在get方法中for循环不会执行，直接返回null。
所以若是想上述代码输出结果为“1”，很简单，只须要重写hashCode方法，让equals方法和hashCode方法始终在逻辑上保持一致性。
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)));
}
}
这样一来的话，输出结果就为“1”了。
下面这段话摘自Effective Java一书：
- 在程序执行期间，只要equals方法的比较操做用到的信息没有被修改，那么对这同一个对象调用屡次，hashCode方法必须始终如一地返回同一个整数。
- 若是两个对象根据equals方法比较是相等的，那么调用两个对象的hashCode方法必须返回相同的整数结果。
- 若是两个对象根据equals方法比较是不等的，则hashCode方法不必定得返回不一样的整数。
对于第二条和第三条很好理解，可是第一条，不少时候就会忽略。在《Java编程思想》一书中的P495页也有同第一条相似的一段话：
“设计hashCode()时最重要的因素就是：不管什么时候，对同一个对象调用hashCode()都应该产生一样的值。若是在讲一个对象用put()添加进HashMap时产生一个hashCdoe值，而用get()取出时却产生了另外一个hashCode值，那么就没法获取该对象了。因此若是你的hashCode方法依赖于对象中易变的数据，用户就要小心了，由于此数据发生变化时，hashCode()方法就会生成一个不一样的散列码”。
下面举个例子：
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));
}
}
这段代码输出的结果为“null”，想必其中的缘由你们应该都清楚了。
所以，在设计hashCode方法和equals方法的时候，若是对象中的数据易变，则最好在equals方法和hashCode方法中不要依赖于该字段。
以上属我的理解，若有不正之处，欢迎批评指正。
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