Java hashCode() 方法深入理解

Java.lang.Object 有一个hashCode()和一个equals()方法,这两个方法在软件设计中扮演着举足轻重的角色。在一些类中覆写这两个方法以完成某些重要功能。本文描述了为什么要用hashCode(), 如何使用,以及其他的一些扩展。阅读本文需要有基本的hash算法知识以及基本的Java集合知识,本文属于菜鸟入门级讲解,大神读至此请点击右上角的X,以免浪费您的时间^_^。

WHY hashCode()?

集合Set中的元素是无序不可重复的,那判断两个元素是否重复的依据是什么呢? “比较对象是否相等当然用Object.equal()了”,某猿如是说。但是,Set中存在大量对象,后添加到集合Set中的对象元素比较次数会逐渐增多,大大降低了程序运行效率。 Java中采用哈希算法(也叫散列算法)来解决这个问题,将对象(或数据)依特定算法直接映射到一个地址上,对象的存取效率大大提高。这样一来,当含有海量元素的集合Set需要添加某元素(对象)时,先调用这个元素的hashCode(),就能一下子定位到此元素实际存储位置,如果这个位置没有元素,说明此对象时第一次存储到集合Set, 直接将此对象存储在此位置上;若此位置有对象存在,调用equal()看看这两个对象是否相等,相等就舍弃此元素不存,不等则散列到其他地址。

HOW use hashCode()?

Java语言对猿设计equal()有五个必须遵循的要求。

  1. 对称性。若 a.equal(b) 返回”true”, 则 b.equal(a) 也必须返回 “true”.
  2. 反射性。a.equal(a) 必须返回”true”.
  3. 传递性。若a.equal(b) 返回 “true”, 且 b.equal(c)返回 “true”, 则c.equal(a)必返回”true”.
  4. 一致性。若a.equal(b) 返回”true”, 只要a, b内容不变,不管重复多少次a.equal(b)必须返回”true”.
  5. 任何情况下,a.equals(null),永远返回是“false”;a.equals(和a不同类型的对象)永远返回是“false”.

hashCode()的返回值和equals()的关系.

  1. 如果a.equals(b)返回“true”,那么a和b的hashCode()必须相等。
  2. 如果a.equals(b)返回“false”,那么a和b的hashCode()有可能相等,也有可能不等。

下面是一个例子。在实际的软件开发中,最好重写这两个方法。

下面着重介绍一下常用类的hashCode()实现方法。

String类的hasCode()

Java代码

这段代码最有意思的还是hash的实现方法了。最终计算的hash值为:

s[i]是string的第i个字符,n是String的长度。那为什么这里用31,而不是其它数呢?

31是个奇素数,如果乘数是偶数,并且乘法溢出的话,信息就会丢失,因为与2相乘等价于移位运算。使用素数的好处并不是很明显,但是习惯上都使用素数来计算散列结果。31有个很好的特性,就是用移位和减法来代替乘法,可以得到更好的性能:31*i==(i<<5)-i。现在的VM可以自动完成这种优化。(From Effective Java)

Object类的hasCode()

Object类中hashCode()是一个Native方法。Native方法如何调用?

Object类的Native方法类可在这里找到。

源代码包括getClass()(See line58)等, hashCode()(See line43)被定义为一个指向JVM_IHashCode指针。

jvm.cpp中定义了JVM_IHashCode(line 504)函数, 此函数里调用ObjectSynchronizer::FastHashCode,其定在 synchronizer.cpp, 可参考576行的FastHashCode 和 530行的 get_next_hash 的实现。

原文发布于微信公众号 - java一日一条(mjx_java)

原文发表时间:2016-07-16

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