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浅谈Java中的hashcode方法

时间:2015-05-26 16:40:21      阅读:152      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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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() ;

  } else

  if (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 ;

  } else

  if (hashCode == 2) {

     value = 1 ;            // for sensitivity testing

  } else

  if (hashCode == 3) {

     value = ++GVars.hcSequence ;

  } else

  if (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。


浅谈Java中的hashcode方法

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