浅谈Java中的hashcode方法（推荐）
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:
publicnativeinthashCode();
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。
为何Object类需要这样一个方法？它有什么作用呢？今天我们就来具体探讨一下hashCode方法。
一.hashCode方法的作用
对于包含容器类型的程序设计语言来说，基本上都会涉及到hashCode。在Java中也一样，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：
publicVput(Kkey,Vvalue){
if(key==null)
returnputForNullKey(value);
inthash=hash(key.hashCode());
inti=indexFor(hash,table.length);
for(Entry<K,V>e=table[i];e!=null;e=e.next){
Objectk;
if(e.hash==hash&&((k=e.key)==key||key.equals(k))){
VoldValue=e.value;
e.value=value;
e.recordAccess(this);
returnoldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash,key,value,i);
returnnull;
}
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。
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。下面是HotSpotJVM中生成hash散列值的实现：
staticinlineintptr_tget_next_hash(Thread*Self,oopobj){
intptr_tvalue=0;
if(hashCode==0){
//ThisformusesanunguardedglobalPark-MillerRNG,
//soit'spossiblefortwothreadstoraceandgeneratethesameRNG.
//OnMPsystemwe'llhavelotsofRWaccesstoaglobal,sothe
//mechanisminduceslotsofcoherencytraffic.
value=os::random();
}else
if(hashCode==1){
//Thisvariationhasthepropertyofbeingstable(idempotent)
//betweenSTWoperations.Thiscanbeusefulinsomeofthe1-0
//synchronizationschemes.
intptr_taddrBits=intptr_t(obj)>>3;
value=addrBits^(addrBits>>5)^GVars.stwRandom;
}else
if(hashCode==2){
value=1;//forsensitivitytesting
}else
if(hashCode==3){
value=++GVars.hcSequence;
}else
if(hashCode==4){
value=intptr_t(obj);
}else{
//Marsaglia'sxor-shiftschemewiththread-specificstate
//Thisisprobablythebestoverallimplementation--we'll
//likelymakethisthedefaultinfuturereleases.
unsignedt=Self->_hashStateX;
t^=(t<<11);
Self->_hashStateX=Self->_hashStateY;
Self->_hashStateY=Self->_hashStateZ;
Self->_hashStateZ=Self->_hashStateW;
unsignedv=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);
returnvalue;
}
该实现位于hotspot/src/share/vm/runtime/synchronizer.cpp文件下。
因此有人会说，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，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；
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；
如果两个对象的hashcode值不等，则equals方法得到的结果必定为false；
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
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：
packagecom.cxh.test1;
importjava.util.HashMap;
importjava.util.HashSet;
importjava.util.Set;
classPeople{
privateStringname;
privateintage;
publicPeople(Stringname,intage){
this.name=name;
this.age=age;
}
publicvoidsetAge(intage){
this.age=age;
}
@Override
publicbooleanequals(Objectobj){
//TODOAuto-generatedmethodstub
returnthis.name.equals(((People)obj).name)&&this.age==((People)obj).age;
}
}
publicclassMain{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Peoplep1=newPeople("Jack",12);
System.out.println(p1.hashCode());
HashMap<People,Integer>hashMap=newHashMap<People,Integer>();
hashMap.put(p1,1);
System.out.println(hashMap.get(newPeople("Jack",12)));
}
}
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(newPeople("Jack",12)));这句中的newPeople("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：
publicVget(Objectkey){
if(key==null)
returngetForNullKey();
inthash=hash(key.hashCode());
for(Entry<K,V>e=table[indexFor(hash,table.length)];
e!=null;
e=e.next){
Objectk;
if(e.hash==hash&&((k=e.key)==key||key.equals(k)))
returne.value;
}
returnnull;
}
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。
packagecom.cxh.test1;
importjava.util.HashMap;
importjava.util.HashSet;
importjava.util.Set;
classPeople{
privateStringname;
privateintage;
publicPeople(Stringname,intage){
this.name=name;
this.age=age;
}
publicvoidsetAge(intage){
this.age=age;
}
@Override
publicinthashCode(){
//TODOAuto-generatedmethodstub
returnname.hashCode()*37+age;
}
@Override
publicbooleanequals(Objectobj){
//TODOAuto-generatedmethodstub
returnthis.name.equals(((People)obj).name)&&this.age==((People)obj).age;
}
}
publicclassMain{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Peoplep1=newPeople("Jack",12);
System.out.println(p1.hashCode());
HashMap<People,Integer>hashMap=newHashMap<People,Integer>();
hashMap.put(p1,1);
System.out.println(hashMap.get(newPeople("Jack",12)));
}
}
这样一来的话，输出结果就为“1”了。
下面这段话摘自EffectiveJava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。
对于第二条和第三条很好理解，但是第一条，很多时候就会忽略。在《Java编程思想》一书中的P495页也有同第一条类似的一段话：
“设计hashCode()时最重要的因素就是：无论何时，对同一个对象调用hashCode()都应该产生同样的值。如果在讲一个对象用put()添加进HashMap时产生一个hashCdoe值，而用get()取出时却产生了另一个hashCode值，那么就无法获取该对象了。所以如果你的hashCode方法依赖于对象中易变的数据，用户就要当心了，因为此数据发生变化时，hashCode()方法就会生成一个不同的散列码”。
下面举个例子：
packagecom.cxh.test1;
importjava.util.HashMap;
importjava.util.HashSet;
importjava.util.Set;
classPeople{
privateStringname;
privateintage;
publicPeople(Stringname,intage){
this.name=name;
this.age=age;
}
publicvoidsetAge(intage){
this.age=age;
}
@Override
publicinthashCode(){
//TODOAuto-generatedmethodstub
returnname.hashCode()*37+age;
}
@Override
publicbooleanequals(Objectobj){
//TODOAuto-generatedmethodstub
returnthis.name.equals(((People)obj).name)&&this.age==((People)obj).age;
}
}
publicclassMain{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Peoplep1=newPeople("Jack",12);
System.out.println(p1.hashCode());
HashMap<People,Integer>hashMap=newHashMap<People,Integer>();
hashMap.put(p1,1);
p1.setAge(13);
System.out.println(hashMap.get(p1));
}
}
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。
因此，在设计hashCode方法和equals方法的时候，如果对象中的数据易变，则最好在equals方法和hashCode方法中不要依赖于该字段。
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