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JAVA过关题-hashCode方法的作用?

JAVA过关题-hashCode方法的作用?

作者: shu2man | 来源:发表于2018-03-26 17:08 被阅读0次

    哈希表这个数据结构想必大多数人都不陌生,而且在很多地方都会利用到hash表来提高查找效率。在Java的Object类中有一个方法: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,并且是本地方法,因此在Object类中并没有给出具体的实现。

    一.hashCode方法的作用

    hashCode方法的主要作用是为了配合基于散列的集合一起正常运行,这样的散列集合包括HashSet、HashMap以及HashTable。

    为什么这么说呢?考虑一种情况,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:集合中不允许重复的元素存在)

    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。但是如果集合中已经存在一万条数据或者更多的数据,如果采用 equals方法去逐一比较,效率必然是一个问题。此时hashCode方法的作用就体现出来了,当集合要添加新的对象时,先调用这个对象的 hashCode方法,得到对应的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,如果table中没有该hashcode值,它就可以直接存进去,不用再进行任何比较了;如果存在该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,所以这里存在一个冲突解决的问题。这样一来实际调用 equals方法的次数就大大降低了,说通俗一点:Java中的hashCode方法就是根据一定的规则将与对象相关的信息(比如对象的存储地址,对象的 字段等)映射成一个数值,这个数值称作为散列值。下面这段代码是java.util.HashMap的中put方法的具体实现:

    复制代码
    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;
    }
    

    复制代码

    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方法得到该元素的hashCode 值,然后查看table中是否存在该hashCode值,如果存在则调用equals方法重新确定是否存在该元素,如果存在,则更新value值,否则将 新的元素添加到HashMap中。从这里可以看出,hashCode方法的存在是为了减少equals方法的调用次数,从而提高程序效率。

    如果对于hash表这个数据结构的朋友不清楚,可以参考http://www.cnblogs.com/lchzls/p/6714079.html

    有些朋友误以为默认情况下,hashCode返回的就是对象的存储地址,事实上这种看法是不全面的,确实有些JVM在实现时是直接返回对象的存储地址,但是大多时候并不是这样,只能说可能存储地址有一定关联。

    可以直接根据hashcode值判断两个对象是否相等吗?肯定是 不可以的,因为不同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,但是可以直接根据hashcode 值判断两个对象不等,如果两个对象的hashcode值不等,则必定是两个不同的对象。如果要判断两个对象是否真正相等,必须通过equals方法。

    也就是说对于两个对象,

    1.如果调用equals方法得到的结果为true,则两个对象的hashcode值必定相等;

    2.如果equals方法得到的结果为false,则两个对象的hashcode值不一定不同;

    3.如果两个对象的hashcode值不等,则equals方法得到的结果必定为false;

    4.如果两个对象的hashcode值相等,则equals方法得到的结果未知。

    二.equals方法和hashCode方法

    hashCode是用于查找使用的,而equals是用于比较两个对象的是否相等的

    在有些情况下,程序设计者在设计一个类的时候为需要重写equals方法,比如String类,但是千万要注意,在重写equals方法的同时,必须重写hashCode方法。为什么这么说呢?

    下面看一个例子:

    复制代码
    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)));
    }
    

    }

    复制代码

    在这里我只重写了equals方法,也就说如果两个People对象,如果它的姓名和年龄相等,则认为是同一个人。

    这段代码本来的意愿是想这段代码输出结果为“1”,但是事实上它输出的是“null”。为什么呢?原因就在于重写equals方法的同时忘记重写hashCode方法。

    虽然通过重写equals方法使得逻辑上姓名和年龄相同的两个对象被判定为相等的对象(跟String类类似),但是要知道默认情况 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。原因很简单,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,它们的存储地址肯定不同。

    下面是HashMap的get方法的具体实现:

    复制代码
    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;
    }

    复制代码

    所以在hashmap进行get操作时,因为得到的hashcdoe值不同(注意,上述代码也许在某些情况下会得到相同的hashcode值, 不过这种概率比较小,因为虽然两个对象的存储地址不同也有可能得到相同的hashcode值),所以导致在get方法中for循环不会执行,直接返回 null。

    因此如果想上述代码输出结果为“1”,很简单,只需要重写hashCode方法,让equals方法和hashCode方法始终在逻辑上保持一致性。

    复制代码
    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)));
    }
    

    }

    复制代码

    下面这段话摘自Effective Java一书:
    •在程序执行期间,只要equals方法的比较操作用到的信息没有被修改,那么对这同一个对象调用多次,hashCode方法必须始终如一地返回同一个整数。
    •如果两个对象根据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。
    •如果两个对象根据equals方法比较是不等的,则hashCode方法不一定得返回不同的整数。

    下面再举个例子:

    复制代码
    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));
    }
    

    }

    复制代码

    这段代码输出的结果为“null”,想必其中的原因大家应该都清楚了。

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