Java hashCode() 和 equals()的若干问题

原文：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3324958.html

本章的内容主要解决下面几个问题：

1 equals() 的作用是什么？

2 equals() 与 == 的区别是什么？

3 hashCode() 的作用是什么？

4 hashCode() 和 equals() 之间有什么联系？

---

第1部分 equals() 的作用

equals() 的作用是 用来判断两个对象是否相等。

equals() 定义在JDK的Object.java中。通过判断两个对象的地址是否相等(即，是否是同一个对象)来区分它们是否相等。源码如下：

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

既然Object.java中定义了equals()方法，这就意味着所有的Java类都实现了equals()方法，所有的类都可以通过equals()去比较两个对象是否相等。 但是，我们已经说过，使用默认的“equals()”方法，等价于“==”方法。因此，我们通常会重写equals()方法：若两个对象的内容相等，则equals()方法返回true；否则，返回fasle。  

下面根据“类是否覆盖equals()方法”，将它分为2类。
(01) 若某个类没有覆盖equals()方法，当它的通过equals()比较两个对象时，实际上是比较两个对象是不是同一个对象。这时，等价于通过“==”去比较这两个对象。
(02) 我们可以覆盖类的equals()方法，来让equals()通过其它方式比较两个对象是否相等。通常的做法是：若两个对象的内容相等，则equals()方法返回true；否则，返回fasle。

下面，举例对上面的2种情况进行说明。

1.  “没有覆盖equals()方法”的情况

代码如下 (EqualsTest1.java)：

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc equals()的测试程序。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
public class EqualsTest1{

    public static void main(String[] args) {
        // 新建2个相同内容的Person对象，
        // 再用equals比较它们是否相等
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        System.out.printf("%s
", p1.equals(p2));
    }

    /**
     * @desc Person类。
     */
    private static class Person {
        int age;
        String name;

        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        public String toString() {
            return name + " - " +age;
        }
    }
}

运行结果：

false

结果分析：

       我们通过 p1.equals(p2) 来“比较p1和p2是否相等时”。实际上，调用的Object.java的equals()方法，即调用的 (p1==p2) 。它是比较“p1和p2是否是同一个对象”。
       而由 p1 和 p2 的定义可知，它们虽然内容相同；但它们是两个不同的对象！因此，返回结果是false。

2. "覆盖equals()方法"的情况

我们修改上面的EqualsTest1.java：覆盖equals()方法。

代码如下 (EqualsTest2.java)：

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc equals()的测试程序。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
public class EqualsTest2{

    public static void main(String[] args) {
        // 新建2个相同内容的Person对象，
        // 再用equals比较它们是否相等
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        System.out.printf("%s
", p1.equals(p2));
    }

    /**
     * @desc Person类。
     */
    private static class Person {
        int age;
        String name;

        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        public String toString() {
            return name + " - " +age;
        }

        /** 
         * @desc 覆盖equals方法 
         */  
        @Override
        public boolean equals(Object obj){  
            if(obj == null){  
                return false;  
            }  
              
            //如果是同一个对象返回true，反之返回false  
            if(this == obj){  
                return true;  
            }  
              
            //判断是否类型相同  
            if(this.getClass() != obj.getClass()){  
                return false;  
            }  
              
            Person person = (Person)obj;  
            return name.equals(person.name) && age==person.age;  
        } 
    }
}

运行结果：

true

结果分析：

我们在EqualsTest2.java 中重写了Person的equals()函数：当两个Person对象的 name 和 age 都相等，则返回true。
因此，运行结果返回true。

讲到这里，顺便说一下java对equals()的要求。有以下几点：

1. 对称性：如果x.equals(y)返回是"true"，那么y.equals(x)也应该返回是"true"。
2. 反射性：x.equals(x)必须返回是"true"。
3. 类推性：如果x.equals(y)返回是"true"，而且y.equals(z)返回是"true"，那么z.equals(x)也应该返回是"true"。
4. 一致性：如果x.equals(y)返回是"true"，只要x和y内容一直不变，不管你重复x.equals(y)多少次，返回都是"true"。
5. 非空性，x.equals(null)，永远返回是"false"；x.equals(和x不同类型的对象)永远返回是"false"。

现在，再回顾一下equals()的作用：判断两个对象是否相等。当我们重写equals()的时候，可千万不好将它的作用给改变了！

---

第2部分 equals() 与 == 的区别是什么？

== : 它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即，判断两个对象是不试同一个对象。

equals() : 它的作用也是判断两个对象是否相等。但它一般有两种使用情况(前面第1部分已详细介绍过)：
                 情况1，类没有覆盖equals()方法。则通过equals()比较该类的两个对象时，等价于通过“==”比较这两个对象。
                 情况2，类覆盖了equals()方法。一般，我们都覆盖equals()方法来两个对象的内容相等；若它们的内容相等，则返回true(即，认为这两个对象相等)。

下面，通过示例比较它们的区别。

代码如下： 

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc equals()的测试程序。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
public class EqualsTest3{

    public static void main(String[] args) {
        // 新建2个相同内容的Person对象，
        // 再用equals比较它们是否相等
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        System.out.printf("p1.equals(p2) : %s
", p1.equals(p2));
        System.out.printf("p1==p2 : %s
", p1==p2);
    }

    /**
     * @desc Person类。
     */
    private static class Person {
        int age;
        String name;

        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        public String toString() {
            return name + " - " +age;
        }

        /** 
         * @desc 覆盖equals方法 
         */  
        @Override
        public boolean equals(Object obj){  
            if(obj == null){  
                return false;  
            }  
              
            //如果是同一个对象返回true，反之返回false  
            if(this == obj){  
                return true;  
            }  
              
            //判断是否类型相同  
            if(this.getClass() != obj.getClass()){  
                return false;  
            }  
              
            Person person = (Person)obj;  
            return name.equals(person.name) && age==person.age;  
        } 
    }
}

运行结果：

p1.equals(p2) : true
p1==p2 : false

结果分析：

在EqualsTest3.java 中：
(01) p1.equals(p2)
        这是判断p1和p2的内容是否相等。因为Person覆盖equals()方法，而这个equals()是用来判断p1和p2的内容是否相等，恰恰p1和p2的内容又相等；因此，返回true。

(02) p1==p2
       这是判断p1和p2是否是同一个对象。由于它们是各自新建的两个Person对象；因此，返回false。

---

第3部分 hashCode() 的作用

hashCode() 的作用是获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个int整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。

hashCode() 定义在JDK的Object.java中，这就意味着Java中的任何类都包含有hashCode() 函数。
        虽然，每个Java类都包含hashCode() 函数。但是，仅仅当创建并某个“类的散列表”(关于“散列表”见下面说明)时，该类的hashCode() 才有用(作用是：确定该类的每一个对象在散列表中的位置；其它情况下(例如，创建类的单个对象，或者创建类的对象数组等等)，类的hashCode() 没有作用。
       上面的散列表，指的是：Java集合中本质是散列表的类，如HashMap，Hashtable，HashSet。

       也就是说：hashCode() 在散列表中才有用，在其它情况下没用。在散列表中hashCode() 的作用是获取对象的散列码，进而确定该对象在散列表中的位置。

OK！至此，我们搞清楚了：hashCode()的作用是获取散列码。但是，散列码是用来干什么的呢？为什么散列表需要散列码呢？要解决这些问题，就需要理解散列表！关于散列表的内容，非三言两语道的明白；大家可以通过下面几篇文章来学习：

[转载] 散列表(Hash Table)从理论到实用（上）

[转载] 散列表(Hash Table)从理论到实用（中）

[转载] 散列表(Hash Table)从理论到实用（下） 

为了能理解后面的内容，这里简单的介绍一下散列码的作用。

我们都知道，散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码！
散列表的本质是通过数组实现的。当我们要获取散列表中的某个“值”时，实际上是要获取数组中的某个位置的元素。而数组的位置，就是通过“键”来获取的；更进一步说，数组的位置，是通过“键”对应的散列码计算得到的。

下面，我们以HashSet为例，来深入说明hashCode()的作用。

        假设，HashSet中已经有1000个元素。当插入第1001个元素时，需要怎么处理？因为HashSet是Set集合，它允许有重复元素。
        “将第1001个元素逐个的和前面1000个元素进行比较”？显然，这个效率是相等低下的。散列表很好的解决了这个问题，它根据元素的散列码计算出元素在散列表中的位置，然后将元素插入该位置即可。对于相同的元素，自然是只保存了一个。
        由此可知，若两个元素相等，它们的散列码一定相等；但反过来确不一定。在散列表中，
                           1、如果两个对象相等，那么它们的hashCode()值一定要相同；
                           2、如果两个对象hashCode()相等，它们并不一定相等。
                           注意：这是在散列表中的情况。在非散列表中一定如此！

对“hashCode()的作用”就谈这么多。

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第4部分 hashCode() 和 equals() 的关系

接下面，我们讨论另外一个话题。网上很多文章将 hashCode() 和 equals 关联起来，有的讲的不透彻，有误导读者的嫌疑。在这里，我自己梳理了一下 “hashCode() 和 equals()的关系”。

我们以“类的用途”来将“hashCode() 和 equals()的关系”分2种情况来说明。

1. 第一种 不会创建“类对应的散列表”

         这里所说的“不会创建类对应的散列表”是说：我们不会在HashSet, Hashtable, HashMap等等这些本质是散列表的数据结构中，用到该类。例如，不会创建该类的HashSet集合。

        在这种情况下，该类的“hashCode() 和 equals() ”没有半毛钱关系的！
        这种情况下，equals() 用来比较该类的两个对象是否相等。而hashCode() 则根本没有任何作用，所以，不用理会hashCode()。

下面，我们通过示例查看类的两个对象相等 以及 不等时hashCode()的取值。

源码如下 (NormalHashCodeTest.java)：

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时， hashCode()的值。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
public class NormalHashCodeTest{

    public static void main(String[] args) {
        // 新建2个相同内容的Person对象，
        // 再用equals比较它们是否相等
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        Person p3 = new Person("aaa", 200);
        System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)
", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
        System.out.printf("p1.equals(p3) : %s; p1(%d) p3(%d)
", p1.equals(p3), p1.hashCode(), p3.hashCode());
    }

    /**
     * @desc Person类。
     */
    private static class Person {
        int age;
        String name;

        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        public String toString() {
            return name + " - " +age;
        }

        /** 
         * @desc 覆盖equals方法 
         */  
        public boolean equals(Object obj){  
            if(obj == null){  
                return false;  
            }  
              
            //如果是同一个对象返回true，反之返回false  
            if(this == obj){  
                return true;  
            }  
              
            //判断是否类型相同  
            if(this.getClass() != obj.getClass()){  
                return false;  
            }  
              
            Person person = (Person)obj;  
            return name.equals(person.name) && age==person.age;  
        } 
    }
}

运行结果：

p1.equals(p2) : true; p1(1169863946) p2(1901116749)
p1.equals(p3) : false; p1(1169863946) p3(2131949076)

从结果也可以看出：p1和p2相等的情况下，hashCode()也不一定相等。

2. 第二种 会创建“类对应的散列表”

        这里所说的“会创建类对应的散列表”是说：我们会在HashSet, Hashtable, HashMap等等这些本质是散列表的数据结构中，用到该类。例如，会创建该类的HashSet集合。

        在这种情况下，该类的“hashCode() 和 equals() ”是有关系的：
        1)、如果两个对象相等，那么它们的hashCode()值一定相同。
              这里的相等是指，通过equals()比较两个对象时返回true。
        2)、如果两个对象hashCode()相等，它们并不一定相等。
               因为在散列表中，hashCode()相等，即两个键值对的哈希值相等。然而哈希值相等，并不一定能得出键值对相等。补充说一句：“两个不同的键值对，哈希值相等”，这就是哈希冲突。

        此外，在这种情况下。若要判断两个对象是否相等，除了要覆盖equals()之外，也要覆盖hashCode()函数。否则，equals()无效。
例如，创建Person类的HashSet集合，必须同时覆盖Person类的equals() 和 hashCode()方法。
        如果单单只是覆盖equals()方法。我们会发现，equals()方法没有达到我们想要的效果。

参考代码 (ConflictHashCodeTest1.java)：

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时， hashCode()的值。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
public class ConflictHashCodeTest1{

    public static void main(String[] args) {
        // 新建Person对象，
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        Person p3 = new Person("aaa", 200);

        // 新建HashSet对象 
        HashSet set = new HashSet();
        set.add(p1);
        set.add(p2);
        set.add(p3);

        // 比较p1 和 p2， 并打印它们的hashCode()
        System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)
", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
        // 打印set
        System.out.printf("set:%s
", set);
    }

    /**
     * @desc Person类。
     */
    private static class Person {
        int age;
        String name;

        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        public String toString() {
            return "("+name + ", " +age+")";
        }

        /** 
         * @desc 覆盖equals方法 
         */  
        @Override
        public boolean equals(Object obj){  
            if(obj == null){  
                return false;  
            }  
              
            //如果是同一个对象返回true，反之返回false  
            if(this == obj){  
                return true;  
            }  
              
            //判断是否类型相同  
            if(this.getClass() != obj.getClass()){  
                return false;  
            }  
              
            Person person = (Person)obj;  
            return name.equals(person.name) && age==person.age;  
        } 
    }
}

运行结果：

p1.equals(p2) : true; p1(1169863946) p2(1690552137)
set:[(eee, 100), (eee, 100), (aaa, 200)]

结果分析：

        我们重写了Person的equals()。但是，很奇怪的发现：HashSet中仍然有重复元素：p1 和 p2。为什么会出现这种情况呢？

        这是因为虽然p1 和 p2的内容相等，但是它们的hashCode()不等；所以，HashSet在添加p1和p2的时候，认为它们不相等。

下面，我们同时覆盖equals() 和 hashCode()方法。

参考代码 (ConflictHashCodeTest2.java)：

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc 比较equals() 返回true 以及 返回false时， hashCode()的值。
 *
 * @author skywang
 * @emai kuiwu-wang@163.com
 */
public class ConflictHashCodeTest2{

    public static void main(String[] args) {
        // 新建Person对象，
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        Person p3 = new Person("aaa", 200);
        Person p4 = new Person("EEE", 100);

        // 新建HashSet对象 
        HashSet set = new HashSet();
        set.add(p1);
        set.add(p2);
        set.add(p3);

        // 比较p1 和 p2， 并打印它们的hashCode()
        System.out.printf("p1.equals(p2) : %s; p1(%d) p2(%d)
", p1.equals(p2), p1.hashCode(), p2.hashCode());
        // 比较p1 和 p4， 并打印它们的hashCode()
        System.out.printf("p1.equals(p4) : %s; p1(%d) p4(%d)
", p1.equals(p4), p1.hashCode(), p4.hashCode());
        // 打印set
        System.out.printf("set:%s
", set);
    }

    /**
     * @desc Person类。
     */
    private static class Person {
        int age;
        String name;

        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        public String toString() {
            return name + " - " +age;
        }

        /** 
         * @desc重写hashCode 
         */  
        @Override
        public int hashCode(){  
            int nameHash =  name.toUpperCase().hashCode();
            return nameHash ^ age;
        }

        /** 
         * @desc 覆盖equals方法 
         */  
        @Override
        public boolean equals(Object obj){  
            if(obj == null){  
                return false;  
            }  
              
            //如果是同一个对象返回true，反之返回false  
            if(this == obj){  
                return true;  
            }  
              
            //判断是否类型相同  
            if(this.getClass() != obj.getClass()){  
                return false;  
            }  
              
            Person person = (Person)obj;  
            return name.equals(person.name) && age==person.age;  
        } 
    }
}

运行结果：

p1.equals(p2) : true; p1(68545) p2(68545)
p1.equals(p4) : false; p1(68545) p4(68545)
set:[aaa - 200, eee - 100]

结果分析：

        这下，equals()生效了，HashSet中没有重复元素。
        比较p1和p2，我们发现：它们的hashCode()相等，通过equals()比较它们也返回true。所以，p1和p2被视为相等。
        比较p1和p4，我们发现：虽然它们的hashCode()相等；但是，通过equals()比较它们返回false。所以，p1和p4被视为不相等。