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Java中的hashcode方法介紹

 更新時(shí)間：2017年11月07日 15:48:15   作者：xjtuse2014的博客  
這篇文章主要介紹了Java中的hashcode方法介紹，還是比較不錯(cuò)的，這里分享給大家，供需要的朋友參考。

哈希表這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)想必大多數(shù)人都不陌生，而且在很多地方都會(huì)利用到hash表來(lái)提高查找效率。在Java的Object類中有一個(gè)方法:

public native int hashCode();

根據(jù)這個(gè)方法的聲明可知，該方法返回一個(gè)int類型的數(shù)值，并且是本地方法，因此在Object類中并沒有給出具體的實(shí)現(xiàn)。

為何Object類需要這樣一個(gè)方法？它有什么作用呢？今天我們就來(lái)具體探討一下hashCode方法。

一.hashCode方法的作用

對(duì)于包含容器類型的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，基本上都會(huì)涉及到hashCode。在Java中也一樣，hashCode方法的主要作用是為了配合基于散列的集合一起正常運(yùn)行，這樣的散列集合包括HashSet、HashMap以及HashTable。

為什么這么說(shuō)呢？考慮一種情況，當(dāng)向集合中插入對(duì)象時(shí)，如何判別在集合中是否已經(jīng)存在該對(duì)象了？（注意：集合中不允許重復(fù)的元素存在）

也許大多數(shù)人都會(huì)想到調(diào)用equals方法來(lái)逐個(gè)進(jìn)行比較，這個(gè)方法確實(shí)可行。但是如果集合中已經(jīng)存在一萬(wàn)條數(shù)據(jù)或者更多的數(shù)據(jù)，如果采用equals方法去逐一比較，效率必然是一個(gè)問(wèn)題。此時(shí)hashCode方法的作用就體現(xiàn)出來(lái)了，當(dāng)集合要添加新的對(duì)象時(shí)，先調(diào)用這個(gè)對(duì)象的hashCode方法，得到對(duì)應(yīng)的hashcode值，實(shí)際上在HashMap的具體實(shí)現(xiàn)中會(huì)用一個(gè)table保存已經(jīng)存進(jìn)去的對(duì)象的hashcode值，如果table中沒有該hashcode值，它就可以直接存進(jìn)去，不用再進(jìn)行任何比較了；如果存在該hashcode值， 就調(diào)用它的equals方法與新元素進(jìn)行比較，相同的話就不存了，不相同就散列其它的地址，所以這里存在一個(gè)沖突解決的問(wèn)題，這樣一來(lái)實(shí)際調(diào)用equals方法的次數(shù)就大大降低了，說(shuō)通俗一點(diǎn)：Java中的hashCode方法就是根據(jù)一定的規(guī)則將與對(duì)象相關(guān)的信息（比如對(duì)象的存儲(chǔ)地址，對(duì)象的字段等）映射成一個(gè)數(shù)值，這個(gè)數(shù)值稱作為散列值。下面這段代碼是java.util.HashMap的中put方法的具體實(shí)現(xiàn)：

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方法是用來(lái)向HashMap中添加新的元素，從put方法的具體實(shí)現(xiàn)可知，會(huì)先調(diào)用hashCode方法得到該元素的hashCode值，然后查看table中是否存在該hashCode值，如果存在則調(diào)用equals方法重新確定是否存在該元素，如果存在，則更新value值，否則將新的元素添加到HashMap中。從這里可以看出，hashCode方法的存在是為了減少equals方法的調(diào)用次數(shù)，從而提高程序效率。

有些朋友誤以為默認(rèn)情況下，hashCode返回的就是對(duì)象的存儲(chǔ)地址，事實(shí)上這種看法是不全面的，確實(shí)有些JVM在實(shí)現(xiàn)時(shí)是直接返回對(duì)象的存儲(chǔ)地址，但是大多時(shí)候并不是這樣，只能說(shuō)可能存儲(chǔ)地址有一定關(guān)聯(lián)。下面是HotSpot JVM中生成hash散列值的實(shí)現(xiàn)：

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;
}

該實(shí)現(xiàn)位于hotspot/src/share/vm/runtime/synchronizer.cpp文件下。

因此有人會(huì)說(shuō)，可以直接根據(jù)hashcode值判斷兩個(gè)對(duì)象是否相等嗎？肯定是不可以的，因?yàn)椴煌膶?duì)象可能會(huì)生成相同的hashcode值。雖然不能根據(jù)hashcode值判斷兩個(gè)對(duì)象是否相等，但是可以直接根據(jù)hashcode值判斷兩個(gè)對(duì)象不等，如果兩個(gè)對(duì)象的hashcode值不等，則必定是兩個(gè)不同的對(duì)象。如果要判斷兩個(gè)對(duì)象是否真正相等，必須通過(guò)equals方法。

也就是說(shuō)對(duì)于兩個(gè)對(duì)象，如果調(diào)用equals方法得到的結(jié)果為true，則兩個(gè)對(duì)象的hashcode值必定相等；

如果equals方法得到的結(jié)果為false，則兩個(gè)對(duì)象的hashcode值不一定不同；

如果兩個(gè)對(duì)象的hashcode值不等，則equals方法得到的結(jié)果必定為false；

如果兩個(gè)對(duì)象的hashcode值相等，則equals方法得到的結(jié)果未知。

二.equals方法和hashCode方法

在有些情況下，程序設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)一個(gè)類的時(shí)候?yàn)樾枰貙慹quals方法，比如String類，但是千萬(wàn)要注意，在重寫equals方法的同時(shí)，必須重寫hashCode方法。為什么這么說(shuō)呢？

下面看一個(gè)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)));
  }
}

在這里我只重寫了equals方法，也就說(shuō)如果兩個(gè)People對(duì)象，如果它的姓名和年齡相等，則認(rèn)為是同一個(gè)人。

這段代碼本來(lái)的意愿是想這段代碼輸出結(jié)果為“1”，但是事實(shí)上它輸出的是“null”。為什么呢？原因就在于重寫equals方法的同時(shí)忘記重寫hashCode方法。

雖然通過(guò)重寫equals方法使得邏輯上姓名和年齡相同的兩個(gè)對(duì)象被判定為相等的對(duì)象（跟String類類似），但是要知道默認(rèn)情況下，hashCode方法是將對(duì)象的存儲(chǔ)地址進(jìn)行映射。那么上述代碼的輸出結(jié)果為“null”就不足為奇了。原因很簡(jiǎn)單，p1指向的對(duì)象和

System.out.println(hashMap.get(new People(“Jack”, 12)));這句中的new People(“Jack”, 12)生成的是兩個(gè)對(duì)象，它們的存儲(chǔ)地址肯定不同。下面是HashMap的get方法的具體實(shí)現(xiàn)：

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;
  }

所以在hashmap進(jìn)行g(shù)et操作時(shí)，因?yàn)榈玫降膆ashcdoe值不同（注意，上述代碼也許在某些情況下會(huì)得到相同的hashcode值，不過(guò)這種概率比較小，因?yàn)殡m然兩個(gè)對(duì)象的存儲(chǔ)地址不同也有可能得到相同的hashcode值），所以導(dǎo)致在get方法中for循環(huán)不會(huì)執(zhí)行，直接返回null。

因此如果想上述代碼輸出結(jié)果為“1”，很簡(jiǎn)單，只需要重寫hashCode方法，讓equals方法和hashCode方法始終在邏輯上保持一致性。

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)));
  }
}

這樣一來(lái)的話，輸出結(jié)果就為“1”了。

下面這段話摘自Effective Java一書：

在程序執(zhí)行期間，只要equals方法的比較操作用到的信息沒有被修改，那么對(duì)這同一個(gè)對(duì)象調(diào)用多次，hashCode方法必須始終如一地返回同一個(gè)整數(shù)。

如果兩個(gè)對(duì)象根據(jù)equals方法比較是相等的，那么調(diào)用兩個(gè)對(duì)象的hashCode方法必須返回相同的整數(shù)結(jié)果。

如果兩個(gè)對(duì)象根據(jù)equals方法比較是不等的，則hashCode方法不一定得返回不同的整數(shù)。

對(duì)于第二條和第三條很好理解，但是第一條，很多時(shí)候就會(huì)忽略。在《Java編程思想》一書中的P495頁(yè)也有同第一條類似的一段話：

“設(shè)計(jì)hashCode()時(shí)最重要的因素就是：無(wú)論何時(shí)，對(duì)同一個(gè)對(duì)象調(diào)用hashCode()都應(yīng)該產(chǎn)生同樣的值。如果在講一個(gè)對(duì)象用put()添加進(jìn)HashMap時(shí)產(chǎn)生一個(gè)hashCdoe值，而用get()取出時(shí)卻產(chǎn)生了另一個(gè)hashCode值，那么就無(wú)法獲取該對(duì)象了。所以如果你的hashCode方法依賴于對(duì)象中易變的數(shù)據(jù)，用戶就要當(dāng)心了，因?yàn)榇藬?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，hashCode()方法就會(huì)生成一個(gè)不同的散列碼”。

下面舉個(gè)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));
  }
}

這段代碼輸出的結(jié)果為“null”，想必其中的原因大家應(yīng)該都清楚了。

因此，在設(shè)計(jì)hashCode方法和equals方法的時(shí)候，如果對(duì)象中的數(shù)據(jù)易變，則最好在equals方法和hashCode方法中不要依賴于該字段。

以上屬個(gè)人理解，如有不正之處，歡迎批評(píng)指正。

總結(jié)

以上就是本文關(guān)于Java中的hashcode方法介紹的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站：Java中的靜態(tài)內(nèi)部類詳解及代碼示例、Java源碼解析之object類、java使用RandomAccessFile類基于指針讀寫文件實(shí)例代碼等，有什么問(wèn)題可以隨時(shí)留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。感謝朋友們對(duì)本站的支持！

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