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详解hashcode方法的作用

大小:0.3 MB 人气: 2017-09-26 需要积分:1

  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:

  publicV put(K key, V value) { 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) { Object k; if(e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = 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。

  如果对于hash表这个数据结构的朋友不清楚,可以参考这几篇博文;

  http://www.cnblogs.com/jiewei915/archive/2010/08/09/1796042.html

  http://www.cnblogs.com/dolphin0520/archive/2012/09/28/2700000.html

  http://www.java3z.com/cwbwebhome/article/article8/83560.html?id=4649

  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HotSpot JVM中生成hash散列值的实现:

  static inlineintptr_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() ; } elseif(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 ; } elseif(hashCode ==2) { value =1; // for sensitivity testing}elseif(hashCode ==3) { value =++GVars .hcSequence ; } elseif(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) ; 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; class People{ privateString name; privateintage; publicPeople(String name, intage) { this.name = name; this.age = age; } publicvoidsetAge( intage){ this.age = age; } @Overridepublicbooleanequals(Object obj) { // TODO Auto-generated method stubreturnthis.name.equals(((People)obj).name) && this.age== ((People)obj).age; } }publicclassMain{publicstaticvoidmain(String[] args) { People p1 = 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(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:

  publicV get(Object key) { if(key == null) returngetForNullKey(); inthash = 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))) 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; /** * Java学习交流QQ群:589809992 我们一起学Java! */class People{ privateString name; privateintage; publicPeople(String name, intage) { this.name = name; this.age = age; } publicvoidsetAge( intage){ this.age = age; }@OverridepublicinthashCode() { // TODO Auto-generated method stubreturnname.hashCode()* 37+age; } @Overridepublicbooleanequals(Object obj) { // TODO Auto-generated method stubreturnthis.name.equals(((People)obj).name) &&this.age== ((People)obj).age; } } publicclassMain{publicstaticvoidmain(String[] args) { People p1 = 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。

  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; class People{ privateString name; privateintage; publicPeople(String name, intage) { this.name = name; this.age = age; } publicvoidsetAge( intage){ this.age = age; } @OverridepublicinthashCode() { // TODO Auto-generated method stubreturnname.hashCode()* 37+age; } @Overridepublicbooleanequals(Object obj) { // TODO Auto-generated method stubreturnthis.name.equals(((People)obj).name) &&this.age== ((People)obj).age; } } publicclassMain{publicstaticvoidmain(String[] args) { People p1 = 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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