为什么重写equals方法时必须重写hashcode方法

不念不忘少年蓝@ 2023-10-14 17:46 7阅读 0赞

1.  == 与 equals的区别  
    如果两个引用类型变量使用==运算符，那么比较的是地址，它们分别指向的是否是同一地址的对象，结果一定是false，因为两个对象地址必然不同。

==不能实现比较对象的值是否相同。

所有对象都有equals方法，默认是Object类的equals，其结果与==一样。

如果希望比较对象的值相同，必须重写equals方法。

public class Object {
        
         public native int hashCode();
         
         public boolean equals(Object obj) {
        
            return (this == obj);
        }

从源码上可以看到，hashCode()和equals()都和地址相关，因此 new 出来的2个实例，a.equals(b)一定返回false。

1.  重写equals()  
    重写equals()的作用是什么？

如果希望比较对象的值相同，必须重写equals方法。这样可以在equals内自定义比较条件：

public class Student {
        
        private  String name;
        private  String age;
        private  String qq;
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
        
            if (this == o) return true;
            if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
            Student student = (Student) o;
            return Objects.equals(name, student.name) && Objects.equals(age, student.age) && Objects.equals(qq, student.qq);
        }
    }

如上图所示，自定义的equals()比较条件是Student类的属性，只要姓名、年龄、qq号都相同，则认为是同一个人。

这样是有很大作用的，例如一个Set 可以避免把同一个人加入2次。

但是这样是存在问题，涉及到hashCode

1.  为什么重写equals方法时必须重写hashcode方法？  
    当确定一个对象不会用在集合中时，可以仅重写equals方法不必重写hashcode方法；如果会用在集合中，那么二者必须同时修改，否则会有问题

本来equals方法和hashcode()是不相关的，但是由于我们会在集合中放入我们创建的对象，这样由于存储结构的问题，导致在查找时二者产生了关联。

我们举个例子：

class MyObject {
        
        private String name;
    
        public MyObject(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
          //重写了equals方法
            if (this == o) return true;
            if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
            MyObject myObject = (MyObject) o;
            return Objects.equals(name, myObject.name);
        }
        
    //    @Override
    //    public int hashCode() {
        
    //        return Objects.hash(name);
    //    }    
    
        public static void main(String[] args) {
        
            Map<MyObject, Integer> map = new HashMap<MyObject, Integer>();
            MyObject m1 = new MyObject("a");  //new MyObject("a");创建一个实例
            map.put(m1, 1);  //以该实例为key，存入一个值，1
    
            MyObject m2 = new MyObject("a");  //new MyObject("a");创建一个实例
            Integer value = map.get(m2);
    
            if (value != null) {
        
                System.out.println(value);
            } else {
        
                System.out.println("value is null");  //进入该分支，打印
            }
        }
    }

程序运行结果： value is null

我们往一个HashMap中，放入一个自定义对象 MyObject(“a”)的实例，假设我们重写了equals，然后通过get()方法获取，为何结果为空？

hashmap是一个键值映射的集合类，存储结构为Key+Value，优点是方便快速查找，通过key可以快速找到Value，在存入一个Key+Valuehash元素时，需要先计算Key对应的hash值(计算过程称之为hash算法)，hash值决定了最终存放的位置，我们称这个位置为HeadNode，并且如果产生hash碰撞，一般会采用链式结构扩展这个HeadNode，这个链也常称作桶，允许包含一组值。  
当key是一个对象类型时，，例如MyObject，我们需要重写equals()方法，此时2个对象的值相等等价于这2个对象是同一个对象，存在MyObject的2个实例对象,m1和m2，我们认定这俩对象”相等“，先利用m1作为key，存入hashmap，值为v1,此时，我们期望通过m2也能从hashmap中得到v1，在不重写hashcode的情况下，get(m2)会返回null ，为什么？

原因是hash值的计算借助hashcode方法，该方法的默认算法实现和对象的地址有关，而m1和m2被创建后，内存地址肯定不同，因此，在没有重写hashcode()方法时，所有的对象存入hashmap后，m1的hashcode是h1,m2的hashcode是h2, h1!=h2 ，那么get(m2) 就无法找到h1位置，也就无法返回v1

重写hashcode()方法目的是确保h1=h2，那么就get(m2) 就能找到h1位置，也就可以返回v1  
![在这里插入图片描述][6e45a18bb1e540448f4bad8985d830a4.png]  
![在这里插入图片描述][7ee2bc0fea1f4ae683cb307e293a790b.png]  
如上面的图,如果二者同时修改的话，那么 h1和h2相同，那么就可以在同一个链中找到值相同的对象；否则仅重写equals方法不重写hashcode方法，h1和h2不同，就落到不同的链上，那么就找不到了；

HashMap的get()方法源码

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
        implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
        
    //入口
        public V get(Object key) {
        
            Node<K,V> e;
            return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
        }
        
        //间接调用 getNode
        final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        
            Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
            if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
                (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
           //计算hash，如果不重写，那么hash的值就和内存地址相关
                if (first.hash == hash && // always check first node
                    ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return first;
                if ((e = first.next) != null) {
        
                    if (first instanceof TreeNode)
                        return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                    do {
        
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                            return e;
                    } while ((e = e.next) != null);
                }
            }
            return null;
        }

3.1 Hash算法  
先用一张图看下什么是Hash  
![在这里插入图片描述][3edb7923781543d992bd9961496b9c2b.png]  
Hash是散列的意思，就是把任意长度的输入，通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。关于散列值，有以下几个关键结论：

如果散列表中存在和散列原始输入K相等的记录，那么K必定在f(K)的存储位置上 ，即多次计算hash值一定相同  
不同关键字经过散列算法变换后可能得到同一个散列地址，这种现象称为碰撞  
如果两个Hash值不同（前提是同一Hash算法），那么这两个Hash值对应的原始输入必定不同  
3.2 HashCode()  
然后讲下什么是HashCode，总结几个关键点：

1、HashCode的存在主要是为了查找的快捷性，HashCode是用来在散列存储结构中确定对象的存储地址的

2、如果两个对象equals相等，那么这两个对象的HashCode一定也相同

3、如果对象的equals方法被重写，那么对象的HashCode方法也一定重写

4、如果两个对象的HashCode相同，不代表两个对象就相同，只能说明这两个对象在散列存储结构中，存放于同一个位置

即hashmap的底层实现，为了实现方便的查找，采用数组+链表，数组是hash的结果，链表是碰撞的解决方案。

这样，当在hashmap里面查找某个对象时，先通过hash快速找到对应的链表，然后在链表上逐个进行equals()比较，否则，需要在所有的元素上逐一进行比较，时间复杂度比较差。

先找链，再在链上进行值的比较  
**因此，如果改写了equals()，而不改写hashcode的话，Object内默认hashcode()方法必定不同的(new 出对象的地址一定不同)，这样hashmap存储的2个对象，都在不同的链上，这样无法进行equals()比较。**

[6e45a18bb1e540448f4bad8985d830a4.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/6e45a18bb1e540448f4bad8985d830a4.png
[7ee2bc0fea1f4ae683cb307e293a790b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/7ee2bc0fea1f4ae683cb307e293a790b.png
[3edb7923781543d992bd9961496b9c2b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/3edb7923781543d992bd9961496b9c2b.png