equals和hashCode的關(guān)系

1.基本規(guī)則：

• 如果兩個對象根據(jù) equals 方法被認為是相等的，那么它們的 hashCode 值必須相等。
• 如果兩個對象的 hashCode 值相等，它們不一定通過 equals 方法相等。

2.原因：

• 哈希表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如 HashMap、HashSet）使用對象的哈希碼（hashCode）來快速查找對象。
• 當(dāng)你向 HashSet 中添加一個對象時，集合會先調(diào)用該對象的 hashCode 方法來找到該對象應(yīng)放置的“桶”（bucket）。
• 如果在桶中找到了對象的哈希碼相同的其他對象，集合會再調(diào)用 equals 方法來判斷這些對象是否真正相等。

equals 方法

用于比較兩個對象的內(nèi)容是否相同。

默認情況下（如果沒有重寫），Object類中的equals方法是比較兩個對象的內(nèi)存地址（即引用），只有當(dāng)兩個引用指向同一個對象時才返回true。

哈希表的工作原理

• 哈希碼 (hashCode) 用于快速定位對象： 哈希表使用哈希碼來將對象分配到不同的“桶”中，從而加速查找過程。哈希碼相同的對象會被放置在同一個桶中。
• 相等 (equals) 方法 用于在桶中比較對象： 當(dāng)兩個對象的哈希碼相同（即它們位于同一個桶中），哈希表會使用 equals 方法來逐一比較這些對象，以判斷它們是否真的是相等的。

為什么 equals 和 hashCode 必須保持一致性？

假設(shè)兩個對象相等（x.equals(y) 返回 true），但它們的哈希碼不同（x.hashCode() != y.hashCode()）：

• 在這種情況下，如果將其中一個對象添加到 HashSet 中，然后查找另一個對象，哈希表會去不同的桶中查找，這樣可能找不到它。
• 這違背了 HashSet 等集合的合同，即它們不允許重復(fù)對象（根據(jù) equals 方法判斷相等）。

如果兩個對象的哈希碼相同（x.hashCode() == y.hashCode()），但它們不相等（x.equals(y) 返回 false）：

• 這是可以的，因為哈希表會使用 equals 方法來判斷真正的相等性。
• 唯一的影響是性能上的下降，因為桶中的對象數(shù)量增加了。

HashSet

HashSet 的基本工作原理

HashSet 是基于 哈希表 實現(xiàn)的集合，它用于存儲沒有重復(fù)值的對象。

它的效率很高，通常 add、remove 和 contains 操作都可以在常量時間（O(1)）內(nèi)完成。然而，這種高效率依賴于正確實現(xiàn) hashCode 和 equals 方法。

工作步驟：

1. 添加元素到 HashSet 中： 當(dāng)你調(diào)用 HashSet 的 add 方法時，HashSet 會先調(diào)用該對象的 hashCode 方法計算出該對象的哈希碼。
2. 查找存儲桶（bucket）： HashSet 使用哈希碼來決定將該對象存儲在哪個 桶（bucket） 中。每個桶可以包含多個對象（這是處理哈希沖突的方式）。桶是 HashSet 中用于存儲對象的數(shù)組中的某個位置。
3. 檢查對象的相等性： 如果哈希表中已經(jīng)有其他對象在相同的桶中，HashSet 會通過調(diào)用 equals 方法逐個比較這些對象，看看新對象是否已經(jīng)存在。如果 equals 返回 true，則 HashSet 不會再插入這個對象，因為集合中不能有重復(fù)的對象。
4. 添加到集合： 如果 hashCode 和 equals 都確認新對象與集合中的任何對象都不相等，HashSet 就會把這個新對象放入集合中。

hashCode 和 equals 如何協(xié)作

1. hashCode 用于快速定位

• 當(dāng)插入或查找元素時，HashSet 首先根據(jù)對象的 hashCode 值找到相應(yīng)的桶（bucket）。
• 哈希碼的作用是將對象分散到不同的桶中，以提高查詢效率。

2. equals 用于精確比較

• 因為不同對象可能有相同的 hashCode 值（稱為哈希沖突），所以 HashSet 在找到對應(yīng)的桶后，還需要進一步用 equals 方法檢查桶中是否有真正相等的對象。
• 如果 equals 返回 true，表示這個對象已經(jīng)存在，不再添加。

哈希沖突

哈希沖突（Hash Collision）是在使用哈希表或類似的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，兩個或多個不同的對象生成了相同的哈希碼（hashCode），導(dǎo)致它們被存儲在哈希表的同一個位置（即同一個桶，bucket）。雖然哈希碼相同，但這些對象在邏輯上是不相等的（equals 返回 false）。

為什么會發(fā)生哈希沖突？

哈希碼的范圍是有限的（通常是32位整數(shù)），但可能存儲的對象組合是無限的。

因此，不同的對象有可能生成相同的哈希值，這是哈希沖突發(fā)生的根本原因。

如何處理哈希沖突？

現(xiàn)代哈希表通過多種方式處理哈希沖突，以下是常見的兩種方法：

鏈地址法（Separate Chaining）：

• 當(dāng)多個對象具有相同的哈希值時，它們會存儲在同一個“桶”中，而每個桶內(nèi)部可以通過鏈表、樹等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存放多個對象。
• 當(dāng)需要查找對象時，先通過哈希值找到對應(yīng)的桶，然后再在桶內(nèi)通過逐個比較 equals 來找到目標對象。

開放地址法（Open Addressing）：

• 這種方法不使用鏈表，而是當(dāng)哈希沖突發(fā)生時，直接尋找哈希表中下一個可用的位置（通過某種探查策略，如線性探查、二次探查等），將對象存儲到其他空閑位置。

哈希沖突的影響

• 哈希沖突會導(dǎo)致哈希表的性能下降，因為需要處理沖突的額外操作，如遍歷鏈表或進行線性探查。
• 當(dāng)沖突過多時，哈希表的操作效率會從理想的 O(1) 降到 O(n)，特別是在極端情況下（例如所有對象都被放入同一個桶中）。

如何降低哈希沖突的發(fā)生

1.使用良好的哈希碼算法：

• 避免簡單的哈希計算，如直接返回某個字段的值。
• Java 中常用的做法是結(jié)合對象的多個字段進行哈希碼的計算，并使用質(zhì)數(shù)乘數(shù)（例如 31）來減少沖突。

2.均勻分布哈希碼：

• 確保 hashCode 方法生成的哈希值在可能的范圍內(nèi)盡量均勻分布。
• 不同的對象應(yīng)該有不同的哈希碼，即使它們的某些屬性相同。

哈希沖突是不可避免的，因為哈希碼的范圍有限，而對象的可能組合是無限的。因此，即使是使用良好的哈希算法，也難以避免沖突。

總結(jié)

在 Java 中，`equals` 和 `hashCode` 方法密切相關(guān)，必須保持一致性：如果兩個對象通過 `equals` 方法相等，它們的 `hashCode` 也必須相同。

這對于基于哈希的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如 `HashMap`、`HashSet`）至關(guān)重要，因為這些結(jié)構(gòu)依賴哈希值進行快速查找和存儲。

為了減少哈希沖突，`hashCode` 的計算通常結(jié)合多個字段，并使用質(zhì)數(shù)（如 31）進行乘法，以保證哈希值的均勻分布和較低的沖突率。設(shè)計良好的 `equals` 和 `hashCode` 方法可以確保對象比較的準確性與哈希結(jié)構(gòu)的高效性。

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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