为什么重写equals()方法时，要重写hashCode()方法

1. Object类中equals()方法源代码如下所示：

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/**
*	Object类中的equals()方法
*/
public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }

由以上源代码知，Object类中的equals()方法是直接使用==运算符来判断两个对象相等的。

  • 引用类型变量使用==时，比较的是引用类型变量指向的对象的内存地址
  • 基本类型使用==时，比较值

Objcect类中的hashCode源代码如下：

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/**
    * Returns a hash code value for the object. This method is
    * supported for the benefit of hash tables such as those provided by
    * {@link java.util.HashMap}.
    * <p>
    * The general contract of {@code hashCode} is:
    * <ul>
    * <li>Whenever it is invoked on the same object more than once during
    *     an execution of a Java application, the {@code hashCode} method
    *     must consistently return the same integer, provided no information
    *     used in {@code equals} comparisons on the object is modified.
    *     This integer need not remain consistent from one execution of an
    *     application to another execution of the same application.
    * <li>If two objects are equal according to the {@code equals(Object)}
    *     method, then calling the {@code hashCode} method on each of
    *     the two objects must produce the same integer result.
    * <li>It is <em>not</em> required that if two objects are unequal
    *     according to the {@link java.lang.Object#equals(java.lang.Object)}
    *     method, then calling the {@code hashCode} method on each of the
    *     two objects must produce distinct integer results.  However, the
    *     programmer should be aware that producing distinct integer results
    *     for unequal objects may improve the performance of hash tables.
    * </ul>
    * <p>
    * As much as is reasonably practical, the hashCode method defined by
    * class {@code Object} does return distinct integers for distinct
    * objects. (This is typically implemented by converting the internal
    * address of the object into an integer, but this implementation
    * technique is not required by the
    * Java&trade; programming language.)
    *
    * @return  a hash code value for this object.
    * @see     java.lang.Object#equals(java.lang.Object)
    * @see     java.lang.System#identityHashCode
    */
public native int hashCode();// java8中的hashCode方法，

上面的注释中有说明如下几点：

  • 对象的hashCode值通常是根据对象的内存地址计算得来
  • 两个对象equals()结果为true时，两个对象的hashCode值一定相等，不同对象的hashCode不等
  • native标识此方法不是java语言实现

Object类中的toString()方法源代码如下：

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public String toString() {
    	// 从这里就能看出打印对象时不重写toString()方法时，就会打印出对象的hashCode值
        return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
    }

2. String类中equals()方法和hashCode()方法

String类中部分源代码如下所示：

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/** The value is used for character storage. */
  private final char value[];
/** Cache the hash code for the string */
  private int hash; // Default to 0
/**
* 无参构造方法
*/
public String() {
      this.value = "".value;
  }
/**
* 有参构造方法
*/
public String(String original) {
      this.value = original.value;
      this.hash = original.hash;
  }
/**
*String类重写的equals方法
*/
public boolean equals(Object anObject) {
      if (this == anObject) {// 此处的this指向a.equals(b)的a对象，即谁调用指向谁
          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;
  }
 /**
   * Returns a hash code for this string. The hash code for a
   * {@code String} object is computed as
   * <blockquote><pre>
   * s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
   * </pre></blockquote>
   * using {@code int} arithmetic, where {@code s[i]} is the
   * <i>i</i>th character of the string, {@code n} is the length of
   * the string, and {@code ^} indicates exponentiation.
   * (The hash value of the empty string is zero.)
   *
   * @return  a hash code value for this object.
   */
  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;
  }

从上面的源码中，我们不难发现String类已经重写了equals()方法和hashCode()方法。

String类重写的equals()方法判断流程如下：

  1. 使用==来判断两个对象的内存地址是否相同，相同返回true；
  2. 如果两个对象的内存地址不同，程序继续往下走，判断另一个对象是否是String类型的；
  3. 如果比较对象不是String类型，直接返回false；
  4. 如果是String类型的，进行类型强转；
  5. 比较两个String的字符数组长度，如果长度不同，返回false；
  6. 利用while循环来逐位比较字符是否相等，直到循环结束，所有字符都相等，则返回true，否则返回false;

下面来看一下重写的hashCode()方法。

  1. 首先String类中定义了一个int类型的变量hash用来缓存String对象的hash值；
  2. 如果当前调用hashCode()方法的String对象在常量池没有找到，并且该对象的length长度大于0,则继续往下走，否则返回0;即String类默认""字符串的hashCode()值为0;
  3. 遍历字符数组，获取每一个字符的ASCII码表对应的值 和之前的hash值相加，这样就保证了相同的字符串的hashCode()返回值相同，计算公式在注释里已经写出来了：**s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]**
  4. 将计算出来的结果保存到hash变量中，并返回该值；

这里为什么要乘以31呢？原因是为了性能，不仅仅指降低了计算速度，也降低了哈希冲突的概率。

哈希冲突：此处指不同的字符串生成了相同的hashCode值。

31是一个奇素数。如果乘数是偶数，并且乘法溢出的话，信息就会丢失，因为与2相乘等价于移位运算（低位补0）。使用素数的好处并不很明显，但是习惯上使用素数来计算散列结果。 31 有个很好的性能，即用移位和减法来代替乘法，可以得到更好的性能： 31 * i == (i << 5）- i， 现代的 VM 可以自动完成这种优化。这个公式可以很简单的推导出来。 —- 《Effective Java》

素数：质数又称素数，指在一个大于1的自然数中，除了1和此整数自身外，没法被其他自然数整除的数。

说了这么多，为什么重写equals()方法要重写hashCode()方法呢？

原因如下：

  • 避免两个对象不同时出现相同的hashCode值
  • 避免重写过equals()方法的对象使用equals()判断为相等时，返回不同的hashCode值