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什么是hashCode

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这篇文章主要介绍“什么是hashCode”,在日常操作中,相信很多人在什么是hashCode问题上存在疑惑,小编查阅了各式资料,整理出简单好用的操作方法,希望对大家解答”什么是hashCode”的疑惑有所帮助!接下来,请跟着小编一起来学习吧!什么是 hashCode?我们通常说的 hashCode 其实就是一免费云主机、域名个经过哈希运算之后的整型值。而这个哈希运算的算法,在 Object 类中就是通过一个本地方法 hashCode() 来实现的(HashMap 中还会有一些其它的运算)。可以看到它是一个本地方法。那么,想要了解这个方法到底是用来干嘛的,最直接有效的方法就是,去看它的源码注释。下边我就用我蹩脚的英文翻译一下它的意思。。。返回当前对象的一个哈希值。这个方法用于支持一些哈希表,例如 HashMap 。通常来讲,它有如下一些约定:若对象的信息没有被修改,那么,在一个程序的执行期间,对于相同的对象,不管调用多少次 hashCode 方法,都应该返回相同的值。当然,在相同程序的不同执行期间,不需要保持结果一致。若两个对象的 equals 方法返回值相同,那么,调用它们各自的 hashCode 方法时,也必须返回相同的结果。(ps: 这句话解答了上边的一些问题,后面会用例子来证明这一点)当两个对象的 equals 方法返回值不同时,那么它们的 hashCode 方法不用保证必须返回不同的值。但是,我们应该知道,在这种情况下,我们最好也设计成 hashCode 返回不同的值。因为,这样做有助于提高哈希表的性能。在实际情况下,Object 类的 hashCode 方法在不同的对象中确实返回了不同的哈希值。这通常是通过把对象的内部地址转换为一个整数来实现的。ps: 这里说的内部地址就是指物理地址,也就是内存地址。需要注意的是,虽然 hashCode 值是依据它的内存地址而得来的。但是,不能说 hashCode 就代表对象的内存地址,实际上,hashCode 地址是存放在哈希表中的。上边的源码注释真可谓是句句珠玑,把 hashCode 方法解释的淋漓尽致。一会儿我通过一个案例说明,就能明白我为什么这样说了。什么是哈希表?上文中提到了哈希表。什么是哈希表呢?我们直接看百度百科的解释。用一张图来表示它们的关系。左边一列就是一些关键码(key),通过哈希函数,它们都会得到一个固定的值,分别对应右边一列的某个值。右边的这一列就可以认为是一张哈希表。而且,我们会发现,有可能有些 key 不同,但是它们对应的哈希值却是一样的,例如 aa,bb 都指向 1001 。但是,一定不会出现同一个 key 指向不同的值。这也非常好理解,因为哈希表就是用来查找 key 的哈希地址的。在 key 确定的情况下,通过哈希函数计算出来的 哈希地址,一定也是确定的。如图中的 cc 已经确定在 1002 位置了,那么就不可能再占据 1003 位置。思考一下,如果有另外一个元素 ee 来了,它的哈希地址也落在 1002 位置,怎么办呢?hashCode 有什么用?其实,上图就已经可以说明一些问题了。我们通过一个 key 计算出它的 hashCode 值,就可以唯一确定它在哈希表中的位置。这样,在查询时,就可以直接定位到当前元素,提高查询效率。现在我们假设有这样一个场景。我们需要在内存中的一块儿区域存放 10000 个不同的元素(以aa,bb,cc,dd 等为例)。那怎么实现不同的元素插入,相同的元素覆盖呢?我们最容易想到的方法就是,每当存一个新元素时,就遍历一遍已经存在的元素,看有没有相同的。这样虽然也是可以实现的,但是,如果已经存在了 9000 个元素,你就需要去遍历一下这 9000 个元素。很明显,这样的效率是非常低下的。我们转换一种思路,还是以上图为例。若来了一个新元素 ff,首先去计算它的 hashCode 值,得出为 1003 。发现此处还没有元素,则直接把这个新元素 ff 放到此位置。然后,ee 来了,通过计算哈希值得到 1002 。此时,发现 1002 位置已经存在一个元素了。那么,通过 equals 方法比较它们是否相等,发现只有一个 dd 元素,很明显和 ee 不相等。那么,就把 ee 元素放到 dd 元素的后边(可以用链表形式存放)。我们会发现,当有新元素来的时候,先去计算它们的哈希值,再去确定存放的位置,这样就可以减少比较的次数。如 ff 不需要比较, ee 只需要和 dd 比较一次。当元素越来越多的时候,新元素也只需要和当前哈希值相同的位置上,已经存在的元素进行比较。而不需要和其他哈希值不同的位置上的元素进行比较。这样就大大减少了元素的比较次数。图中为了方便,画的哈希表比较小。现在假设,这个哈希表非常的大,例如有这么非常多个位置,从 1001 ~ 9999。那么,新元素插入的时候,有很大概率会插入到一个还没有元素存在的位置上,这样就不需要比较了,效率非常高。但是,我们会发现这样也有一个弊端,就是哈希表所占的内存空间就会变大。因此,这是一个权衡的过程。有心的同学可能已经发现了。我去,上边的这个做法好熟悉啊。没错,它就是大名鼎鼎的 HashMap 底层实现的思想。对 HashMap 还不了解的,赶紧看这篇文章理一下思路:HashMap 底层实现原理及源码分析所以,hashCode 有什么用。很明显,提高了查询,插入元素的效率呀。equals 和 == 有什么区别?这是万年不变,经久不衰的经典面试题了。让我油然想起,当初为了面试,背诵过的面经了,简直是一把心酸一把泪。现在还能记得这道题的标准答案:equals 比较的是内容, == 比较的是地址。当时,真的就只是背答案,知其然而不知其所以然。再往下问,为什么要重写 equals ,就懵逼了。首先,我们应该知道 equals 是定义在所有类的父类 Object 中的。可以看到,它的默认实现,就是 == ,这是用来比较内存地址的。所以,如果一个对象的 equals 不重写的话,和 == 的效果是一样的。我们知道,当创建两个普通对象时,一般情况下,它们所对应的内存地址是不一样的。例如,我定义一个 User 类。很明显,zhangsan 和 lisi 是两个人,两个不同的对象。因此,它们所对应的内存地址不同,而且内容也不相等。注意,这里我还没有对 User 重写 equals,实际此时 equals 使用的是父类 Object 的方法,返回的肯定是不相等的。因此,为了更好地说明问题,我仅把第二行代码修改如下:让 user1 和 user2 的内容相同,都是 zhangsan,20岁。按我们的理解,这虽然是两个对象,但是应该是指的同一个人,都是张三。但是,打印结果,如下:这有悖于我们的认知,明明是同一个人,为什么 equals 返回的却不相等呢。因此,此时我们就需要把 User 类中的 equals 方法重写,以达到我们的目的。在 User 中添加如下代码(使用 idea 自动生成代码):再次执行程序,我们会发现此时 equals 返回 true ,这才是我们想要的。因此,当我们使用自定义对象时。如果需要让两个对象的内容相同时,equals 返回 true,则需要重写 equals 方法。为什么要重写 equals 和 hashCode ?在上边的案例中,其实我们已经说明了为什么要去重写 equals 。因为,在对象内容相同的情况下,我们需要让对象相等。因此,不能用 Object 类的默认实现,只去比较内存地址,这样是不合理的。那 hashCode 为什么要重写呢?这就涉及到集合,如 Map 和 Set (底层其实也是 Map)了。我们以 HashMap JDK1.8的源码来看,如 put 方法。我们会发现,代码中会多次进行 hash 值的比较,只有当哈希值相等时,才会去比较 equals 方法。当 hashCode 和 equals 都相同时,才会覆盖元素。get 方法也是如此(先比较哈希值,再比较equals),只有 hashCode 和 equals 都相等时,才认为是同一个元素,找到并返回此元素,否则返回 null。这也对应 “hashCode 有什么用?”这一小节。重写 equals 和 hashCode 的目的,就是为了方便哈希表这样的结构快速的查询和插入。如果不重写,则无法比较元素,甚至造成元素位置错乱。重写了 equals ,就必须要重写 hashCode 吗?答案是肯定的。首先,在上边的 JDK 源码注释中第第二点,我们就会发现这句说明。其次,我们尝试重写 equals ,而不重写 hashCode 看会发生什么现象。对于代码中的 user1 和 user2 两个对象来说,我们认为他是同一个人张三。定义一个 map ,key 存储 User 对象, value 存储他的学习成绩。当把 user1 对象作为 key ,成绩 90 作为 value 存储到 map 中时,我们肯定希望,用 key 为 user2 来取值时,得到的结果是 90 。但是,结果却大失所望,得到了 null 。这是因为,我们自定义的 User 类,虽然重写了 equals ,但是没有重写 hashCode 。当 user1 放到 map 中时,计算出来的哈希值和用 user2 去取值时计算的哈希值不相等。因此,equals 方法都没有比较的机会。认为他们是不同的元素。然而,其实,我们应该认为 user1 和 user2 是相同的元素的。用图来说明就是,user1 和 user2 存放在了 HashMap 中不同的桶里边,导致查询不到目标元素。因此,当我们用自定义类来作为 HashMap 的 key 时,必须要重写 hashCode 和 equals 。否则,会得到我们不想要的结果。这也是为什么,我们平时都喜欢用 String 字符串来作为 key 的原因。因为, String 类默认就帮我们实现了 equals 和 hashCode 方法的重写。如下,重写 equals 时,可以使用 idea 提供的自动代码,也可以自己手动实现。在重写了 hashCode 后,使用自定义对象作为 key 时,还需要注意一点,不要在使用过程中,改变对象的内容,这样会导致 hashCode 值发生改变,同样得不到正确的结果。如下,会发现,修改后,拿到的值是 null 。这也是,hashCode 源码注释中的第一点说明的,hashCode 值不变的前提是,对象的信息没有被修改。若被修改,则有可能导致 hashCode 值改变。此时,有没有联想到其他一些问题。比如,为什么 String 类要设计成不可以变的呢?这里用 String 作为 HashMap 的 key 时,可以算作一个原因。你肯定不希望,放进去的时候还好好的,取出来的时候,却找不到元素了吧。String 类内部会有一个变量(hash)来缓存字符串的 hashCode 值。只有字符串不可变,才可以保证哈希值不变。hashCode 相等时,equals 一定相等吗?很显然不是的。在 HashMap 的源码中,我们就能看到,当 hashCode 相等时(产生哈希碰撞),还需要比较它们的 equals ,才可以确定是否是同一个对象。因此,hashCode 相等时, equals 不一定相等 。反过来,equals 相等的话, hashCode 一定相等吗?那必须的。equals 都相等了,那说明在 HashMap 中认为它们是同一个元素,所以 hashCode 值必须也要保证相等。结论:hashCode 相等,equals 不一定相等。hashCode 不等,equals 一定不等。equals 相等, hashCode 一定相等。equals 不等, hashCode 不一定不等。关于最后这一点,就是 hashCode 源码注释中提到的第三点。当 equals 不等时,不用必须保证它们的 hashCode 也不相等。但是为了提高哈希表的效率,最好设计成不等。因为,我们既然知道它们不相等了,那么当 hashCode 设计成不等时。只要比较 hashCode 不相等,我们就可以直接返回 null,而不必再去比较 equals 了。这样,就减少了比较的次数,无疑提高了效率。到此,关于“什么是hashCode”的学习就结束了,希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习,快去试试吧!若想继续学习更多相关知识,请继续关注云技术网站,小编会继续努力为大家带来更多实用的文章!

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