浅谈 java中的 equals 和 hashcode

hexo_java_equals_hashcode.jpg

equals 方法

equals 方法来源于 Object 超类；该方法用于检测一个对象与另一个对象是否相等。

Object 中的 equals

在 java 源码中，Object 的 equals 实现如下

1
2
3
public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

由此可见，Object 中 equals 默认比较的是两个对象的 内存地址(==)，即 默认比较两个对象的引用，引用相同返回true，反之返回false。这看起来似乎合情合理，但实际开发中，这种比较方式则不适用；比如我们要比较两个 pserson 对象是否相等，从业务角度来说，只要这两个人 名字、年龄、身份证号相同，我们就可以认为两个对象相等。但由于是两个 pserson对象，所以所以引用肯定不同，这样调用默认的 equals 方法就会返回 false，显然是不合理的。

重写 equals

从上面的例子可以看出，Object 中的 equals 并不适用与实际业务场景，此时我们应该 对 equals进行重写；但是 重写 equals 必须满足以下规则(特性)：

  • 自反性

    对于对象 x ，x.equals(x) 应当始终返回 true。

  • 对称性

    对于对象 x、y，如果 x.equals(y) 返回 true，那么 y.equals(x) 也必须返回 true。

  • 传递性

    对于对象 x、y、z，如果 x.equals(y) 返回 true，y.equals(z) 返回 true；那么 x.equals(z) 也必须返回 true。

  • 一致性

    对于对象 x、y，如果 x.equals(y) 返回 true，那么反复调用的结果应当一直为 true。

  • 空值不行等性

    对于任意非空对象 x，x.equals(null) 应当永远返回 false。

然而，对于以上5种特性，在某些特殊情况下需要严格考虑。

  • 对象属性的冲突

假设我们将对象内的属性看作是对象内容，在实际业务场景，可能一个 汽车 Car 对象 和一个人 pserson 对象具有相同的名字，比如 特斯拉；此时如果我们重写 equals 时仅仅比较对象内容的话，很可能误判为 一辆汽车和一个人相等；是的，这很滑稽。

getClass 的使用

在上面列举的情况来看，我们似乎再重写 equals 时还需要考虑对象的类型；在 java 里，对象类型我们 采用 Class 描述。那么此时 我们在重写的 equals 方法里应当 增加 car.getClass()==pserson.getClass() 的检测，这样能有效避免上述情况的发生；伪代码如下

1
2
3
4
5
6
7
8
9
public boolean equals(Object obj){
    // 进行完全匹配检测(引用)
    if(this==obj) return true;
    // 进行空值检测
    if(obj==null) return false;
    // 进行类型匹配检测
    if(this.getClass()!=obj.getClass()) return false;
    // 进行属性相等检测，省略...
}

instanceof 的使用

然而，即使我们考虑了属性相等的情况，我们还是忽略了很多其他的业务场合。比如 一个学生 Student 对象和一个人 pserson 对象；当使用上面的检测方法时，很明显 pserson 对象和 Student 对象的 Class 不一致，直接返回了 false；而实际业务场景是 一个 Student 对象也是一个人 pserson；Student 对象可能继承于pserson对象。而此时我们应当使用 instanceof 进行检测，伪代码如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
public boolean equals(Object obj){
    // 进行完全匹配检测(引用)
    if(!(this instaceof obj)) return false;
    // 进行空值检测
    if(obj==null) return false;
    // 进行类型匹配检测
    if(this.getClass()!=obj.getClass()) return false;
    // 进行属性相等检测，省略...
}

getClass 与 instaceof 的取舍

或许从上两个例子中我们感觉使用 instaceof 更 “靠谱一些”；但其实我们注意到，采用 instaceof 检测实际上违反了 对称性 原则； 因为 pserson instaceof Student 返回 false，反之返回 true。

所以对于 instanceof 有时候并不那么完美；就连 JDK的开发者也遇到了这个问题；在 Timestamp 类中，由于继承自 java.util.Date；而不幸的是 Date 类的 equals 采用的是 instanceof，这就导致对称性出了问题。从上可知，我们根据实际业务进行取舍，取舍原则如下：

  • 如果子类拥有自己的相等性概念，则对称性强制要求采用 getClass 方式检测。
  • 如果由超类决定相等性概念，那么就可以采用 instanceof 检测，保证我们可以在子类对象间进行相等性判断。

重写 equals 的建议

  • 首先检测 this 与 otherObject 是否引用同一对象
1
if(this==otherObject) return true;
  • 然后检测 otherObject是否为 null，如果为 null 返回 false，这是必须的
1
if(otherObject == null) return false;
  • 其次比较 this 与 otherObject 是否同属于一个类；如果 equals 语义在子类中有所改变，则 使用 getClass 检测
1
if(this.getClass()!=otherObject.getClass()) return false;
  • 最后将 otherObject强制转换为 当前类型，并进行属性值检测；注意：如果在子类中重写的equals，则需要在重写时首先进行 super.equals(other) 判断

hashcode 方法

写这篇博客之前，也看过很多博客，大部分大家写的都是这样的一句话：重写 equals 必须重写 hashcode，两个对象 equals 返回 true 则 hashcode 必须保证相同。但是，接下来就没有然后了；搞的我刚学 java 时候也挺晕的，就像是 “知其然而不知所以然”。

总结一下一般会有这几个问题：

  • hashcode 方法是干啥的？
  • hashcode(哈希值) 是个什么玩意？
  • hashcode 有什么用？
  • 我为啥要重写 hashcode？
  • 我不重写它有啥后果？

hashcode 方法是干啥的？

官方的解释是这样的：hashcode 方法用于返回一个对象的 哈希值。说白了就是 hashcode 方法能返回一个 哈希值，这玩意是个整数。

hashcode(哈希值) 是个什么玩意？

由上面可知，这个 哈希值就是一个整数，可能是正数也可能是负数。

hashcode 有什么用？

hashcode(哈希值) 的作用就是用于在使用 Hash算法实现的集合中确定元素位置。

拿我们最常见的 HashMap 来说，我们都知道 HashMap 里通过 key 取 value 时的速度 是 O(1) 级别的；

什么是 O(1)级别？

O(1)级别说白了就是 在任意数据大小的容器中，取出一个元素所使用的时间与元素个数无关；通俗的说法就是 不论你这个 HashMap 里有100个元素还是有9999999个元素，我通过 key 取出一个元素所使用的时间是一样的。

为何是 O(1) 级别？为何这么吊？

这个问题就要谈一下 HashMap 等 hash 容器的存储方式了；这些容器在存储元素是是这样的：首先获取你要存储元素的 hashcode(一个整数)，然后再定义一个固定整数(标准叫桶数)，最后用 hashcode 对 另一个整数(桶数) 取余；取余的结果即为元素要存储的下标(可能存放到数组里)。当然这里是简单的取余，可能更复杂。

当我们要从一个 HashMap 中取出一个 value 时，实际上他就是通过这套算法，用 key 的 hashcode 计算出元素位置，直接取出来了；所以说 无论你这里面有多少元素，它取的时候始终是用着一个算法、一个流程，不会因为你数据多少而产生影响，这就是 O(1) 级别的存储。

总结：由上面可知，这个 hashcode 的作用就是 通过算法来确立元素存放的位置，以便于放入元素或者获取元素。

我为啥要重写 hashcode && 不重写有啥后果

回顾一下上面：hashcode 是个整数，hashcode 方法的作用就是计算并返回这个整数；这个整数用于存放 Hash 算法实现的容器时 确定元素位置。

接下来考虑一个业务场景：有两个对象 pserson1 和 pserson2 ，pserson1 和 pserson2 都只有两个属性，分别是名字(name)和年龄(age)。现在 pserson1 和 pserson2 的名字(name)、年龄(age) 都相同；那么我们是否可以根据业务场景来说 pserson1 和 pserson2 是同一个人？

如果说 “是” 的话，我们刚刚所认为的 “从业务角度理解 pserson1 和 pserson2 是一个人” 是不是就相当于 重写了 Pserson 的 equals 方法呢？就像下面这样：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
public class Pserson {
	private String name;
	private int age;

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

		// 主要在这，我们根据业务逻辑，即 姓名和年龄 确立相等关系
		pserson other = (pserson) obj;
		if (age != other.age)
			return false;
		if (name == null) {
			if (other.name != null)
				return false;
		} else if (!name.equals(other.name))
			return false;
		return true;
	}
}

我们注意到，我们根据业务逻辑重写 equals 后，造成的结果就是，两个 属性相同的 Pserson 对象 我们就认为是相同的，即 equals 返回了 true；
但我们没有重写 hashcode，Object 中的 hashcode 是 native(本地的)，也就是很可能不同对象返回不同的 hashcode，即使属性相同也没用。

到这里我们再总结一下：

  • hashcode 方法返回对象的 哈希值；
  • 我们通过 哈希值 的运算(与指定数取余等)来确立元素在 hash 算法实现的容器中的位置；
  • Object 中的 hashcode 方法 对于业务逻辑上相等的两个对象(属性相同，不同引用) 返回的 hashcode 是不同的。

墨迹了那么多最终问题来了：假设我们只重写了 pserson 的 equals 方法，使之 “属性相同即为相等”，当我们把两个 “相等的(属性相同的)” Pserson 对象 放入 HashSet 中会怎样？

友情提示：HashSet中默认是不许放重复元素的，放重复的是会被过滤掉的，如下代码所示：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
public class Test1 {
	public static void main(String[] args) {
		Pserson pserson1 = new Pserson();
		pserson1.setName("张三");
		pserson1.setAge(10);

		Pserson pserson2 = new Pserson();
		pserson2.setName("张三");
		pserson2.setAge(10);

		HashSet<Pserson> hashSet = new HashSet<Pserson>();

		hashSet.add(pserson1);
		hashSet.add(pserson2);

		System.out.println(hashSet.size());
	}
}

结论&&后果：当我们仅重写了 equals 保证了 “名字和年龄一样的就是一个人” 这条业务以后；把两个 pserson 对象放入 HashSet 容器里时，由于 HashSet 是通过 hashcode 来区分两个 对象存放位置，而我们又 没有根据业务逻辑重写 hashcode 方法；导致了两个 在业务上相同的对象 放到了 HashSet里，HashSet 会认为他是两个不同的对象，故最后不会去重，hashset.size()打印出来是2。

最终结论

对于重写 euqals ，要很据实际业务逻辑来，并满足上述的设计要求；一旦重写了 equals 那就必须重写 hashcode，除非你保证你的对象不会被放到 Hash 实现的容器里；不重写的话就会导致 Hash 容器认为两个属性相同的对象是2个，而不是业务上的1个。

Java
#Java
浅谈 java中的 equals 和 hashcode
https://mritd.com/2016/02/02/java-equals-and-hashcode/
作者
Kovacs
发布于
2016年2月2日
许可协议