Java中的hashcode详解

　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:

public native int hashCode();

　　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：

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 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() ;} 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) ;return value;
}

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：

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;}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {// TODO Auto-generated method stubreturn 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：

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。

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;}@Overridepublic int hashCode() {// TODO Auto-generated method stubreturn name.hashCode()*37+age;}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {// TODO Auto-generated method stubreturn 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)));}
}

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：

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;}@Overridepublic int hashCode() {// TODO Auto-generated method stubreturn name.hashCode()*37+age;}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {// TODO Auto-generated method stubreturn 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));}
}

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。

延伸：为什么要重载hashcode

重写hashCode（）时最重要的原因就是：无论何时，对同一个对象调用hashCode()都应该生成同样的值。如果在将一个对象用put（）方法添加进HashMap时产生一个hashCode()值，而用get()取出时却产生了另外一个 hashCode()值，那么就无法重新取得该对象了。所以，如果你的hashCode()方法依赖于对象中易变的数据，那用户就要小心了，因为此数据发生变化时，hashCode()就会产生一个不同的hash码，相当于产生了一个不同的“键”。
Object的hashCode（）方法，返回的是当前对象的内存地址。下次如果我们需要取一个一样的“键”对应的键值对的时候，我们就无法得到一样的hashCode值了。因为我们后来创建的“键”对象已经不是存入HashMap中的那个内存地址的对象了。

1、为什么要重载equal方法？

答案：因为Object的equal方法默认是两个对象的引用的比较，意思就是指向同一内存,地址则相等，否则不相等；如果你现在需要利用对象里面的值来判断是否相等，则重载equal方法。

2、为什么重载hashCode方法？

答案：一般的地方不需要重载hashCode，只有当类需要放在HashTable、HashMap、HashSet等等hash结构的集合时才会重载hashCode，那么为什么要重载hashCode呢？就HashMap来说，好比HashMap就是一个大内存块，里面有很多小内存块，小内存块里面是一系列的对象，可以利用hashCode来查找小内存块hashCode%size(小内存块数量)，所以当equal相等时，hashCode必须相等，而且如果是object对象，必须重载hashCode和equal方法。

3、为什么equals()相等，hashCode就一定要相等，而hashCode相等，却不要求equals相等?

答案：1、因为是按照hashCode来访问小内存块，所以hashCode必须相等。

2、HashMap获取一个对象是比较key的hashCode相等和equal为true。

之所以hashCode相等，却可以equal不等，就比如ObjectA和ObjectB他们都有属性name，那么hashCode都以name计算，所以hashCode一样，但是两个对象属于不同类型，所以equal为false。

4、为什么需要hashCode?

答案：1、通过hashCode可以很快的查到小内存块。
2、通过hashCode比较比equal方法快，当get时先比较hashCode，如果hashCode不同，直接返回false。

方便自我查看，转载自：https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3681042.html

https://www.cnblogs.com/zhangchuan210/p/3535532.html