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哈希值这个应该都听过,并且用于hashMap, hashSet, HashTable.后面对这三个进行详细说明。
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:
1 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。
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:JDK1.8之前code, JDK1.8对put又进行了重写。
1 public V put(K key, V value) { 2 if (table == EMPTY_TABLE) { 3 inflateTable(threshold); 4 } 5 if (key == null) 6 return putForNullKey(value); 7 int hash = hash(key); 8 int i = indexFor(hash, table.length); 9 for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { 10 Object k; 11 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { 12 V oldValue = e.value; 13 e.value = value; 14 e.recordAccess(this); 15 return oldValue; 16 } 17 } 18 19 modCount++; 20 addEntry(hash, key, value, i); 21 return null; 22 }
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。
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。
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。
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?
看下面这个例子:
1 package lesson1216; 2 3 public class Person { 4 5 private String name; 6 private int age; 7 8 public Person() { 9 // TODO Auto-generated constructor stub 10 } 11 12 public Person(String name, int age) { 13 this.age = age; 14 this.name = name; 15 } 16 17 /** 18 * @return the name 19 */ 20 public String getName() { 21 return name; 22 } 23 24 /** 25 * @param name the name to set 26 */ 27 public void setName(String name) { 28 this.name = name; 29 } 30 31 /** 32 * @return the age 33 */ 34 public int getAge() { 35 return age; 36 } 37 38 /** 39 * @param age the age to set 40 */ 41 public void setAge(int age) { 42 this.age = age; 43 } 44 45 /* (non-Javadoc) 46 * @see java.lang.Object#equals(java.lang.Object) 47 */ 48 @Override 49 public boolean equals(Object obj) { 50 return this.name.equals(((Person)obj).name) && this.age == ((Person)obj).age; 51 } 52 53 } 54 55 package lesson1216; 56 57 import java.util.HashMap; 58 59 public class HashDemo { 60 61 public static void main(String[] args) { 62 Person p1 = new Person("Jack",20); 63 System.out.println(p1.hashCode()); 64 65 HashMap map = new HashMap(); 66 map.put(p1, 1); 67 //虽然相等,但是是不同的对象,所以hashCode肯定不一样,估计get不出值来 68 System.out.println(map.get(new Person("Jack",20))); //null 69 } 70 }
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:
1 public V get(Object key) { 2 if (key == null) 3 return getForNullKey(); 4 int hash = hash(key.hashCode()); //这个地方调用了hashCode() 5 for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; 6 e != null; 7 e = e.next) { 8 Object k; 9 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) 10 return e.value; 11 } 12 return null; 13 }
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。
1 /* (non-Javadoc) 2 * @see java.lang.Object#hashCode() 3 */ 4 @Override 5 public int hashCode() { 6 // TODO Auto-generated method stub 7 return name.hashCode() + age;
//return 520520; 甚至可以直接返回一个固定值。 8 }
这样一来的话,输出结果就为“1”了。至于怎么重写hashCode(),这个就看具体需求了。
下面这段话摘自Effective Java一书:
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”。
还用上面那个例子:
1 package lesson1216; 2 3 public class Person { 4 5 private String name; 6 private int age; 7 8 public Person() { 9 // TODO Auto-generated constructor stub 10 } 11 12 public Person(String name, int age) { 13 this.age = age; 14 this.name = name; 15 } 16 17 /** 18 * @return the name 19 */ 20 public String getName() { 21 return name; 22 } 23 24 /** 25 * @param name the name to set 26 */ 27 public void setName(String name) { 28 this.name = name; 29 } 30 31 /** 32 * @return the age 33 */ 34 public int getAge() { 35 return age; 36 } 37 38 /** 39 * @param age the age to set 40 */ 41 public void setAge(int age) { 42 this.age = age; 43 } 44 45 /* (non-Javadoc) 46 * @see java.lang.Object#equals(java.lang.Object) 47 */ 48 @Override 49 public boolean equals(Object obj) { 50 return this.name.equals(((Person)obj).name) && this.age == ((Person)obj).age; 51 } 52 53 /* (non-Javadoc) 54 * @see java.lang.Object#hashCode() 55 */ 56 @Override 57 public int hashCode() { 58 return name.hashCode() + age; 59 //return 520520; 60 } 61 } 62 63 package lesson1216; 64 65 import java.util.HashMap; 66 67 public class HashDemo { 68 69 public static void main(String[] args) { 70 Person p1 = new Person("Jack",20); 71 System.out.println(p1.hashCode()); 72 73 HashMap map = new HashMap(); 74 map.put(p1, 1); 75 p1.setAge(30); 76 77 System.out.println(map.get(p1)); //null 78 } 79 }
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。
主要是理解hashCode和equal在集合中的应用,他们都是Object的方法。 每个类都会继承这个方法,然后根据具体要求看地搜要进行重写。
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