HashCode和HashMap__Java

來自https://www.cnblogs.com/szlbm/p/5504623.html 前言

Object提供給我們了一個Native的方法“public native int hashCode();”，本文講講Hash是什麼以及HashCode的作用 Hash

先用一張圖看下什麼是Hash

Hash是散列的意思，就是把任意長度的輸入，通過散列演算法變換成固定長度的輸出，該輸出就是散列值。關於散列值，有以下幾個關鍵結論：

1、如果散列表中存在和散列原始輸入K相等的記錄，那麼K必定在f(K)的儲存位置上

2、不同關鍵字經過散列演算法變換後可能得到同一個散列地址，這種現象稱為碰撞

3、如果兩個Hash值不同（前提是同一Hash演算法），那麼這兩個Hash值對應的原始輸入必定不同 HashCode

然後講下什麼是HashCode，總結幾個關鍵點：

1、HashCode的存在主要是為了尋找的快捷性，HashCode是用來在散列儲存結構中確定對象的儲存地址的

2、如果兩個對象equals相等，那麼這兩個對象的HashCode一定也相同

3、如果對象的equals方法被重寫，那麼對象的HashCode方法也盡量重寫

4、如果兩個對象的HashCode相同，不代表兩個對象就相同，只能說明這兩個對象在散列儲存結構中，存放於同一個位置 HashCode有什麼用

回到最關鍵的問題，HashCode有什麼用。不妨舉個例子：

1、假設記憶體中有0 1 2 3 4 5 6 7 8這8個位置，如果我有個欄位叫做ID，那麼我要把這個欄位存放在以上8個位置之一，如果不用HashCode而任意存放，那麼當尋找時就需要到8個位置中去挨個尋找

2、使用HashCode則效率會快很多，把ID的HashCode%8，然後把ID存放在取得餘數的那個位置，然後每次尋找該類的時候都可以通過ID的HashCode%8求餘數直接找到存放的位置了

3、如果ID的 HashCode%8算出來的位置上本身已經有資料了怎麼辦。這就取決於演算法的實現了，比如ThreadLocal中的做法就是從算出來的位置向後尋找第 一個為空白的位置，放置資料；HashMap的做法就是通過鏈式結構連起來。反正，只要保證放的時候和取的時候的演算法一致就行了。

4、如果ID的 HashCode%8相等怎麼辦（這種對應的是第三點說的鏈式結構的情境）。這時候就需要定義equals了。先通過HashCode%8來判斷類在哪一 個位置，再通過equals來在這個位置上尋找需要的類。對比兩個類的時候也差不多，先通過HashCode比較，假如HashCode相等再判斷 equals。如果兩個類的HashCode都不相同，那麼這兩個類必定是不同的。

舉個實際的例子Set。我們知道Set裡面的元素是不可以重複的，那麼如何做到。Set是根據equals()方法來判斷兩個元素是否相等的。比方 說Set裡面已經有1000個元素了，那麼第1001個元素進來的時候，最多可能調用1000次equals方法，如果equals方法寫得複雜，對比的 東西特別多，那麼效率會大大降低。使用HashCode就不一樣了，比方說HashSet，底層是基於HashMap實現的，先通過HashCode取一 個模，這樣一下子就固定到某個位置了，如果這個位置上沒有元素，那麼就可以肯定HashSet中必定沒有和新添加的元素equals的元素，就可以直接存 放了，都不需要比較；如果這個位置上有元素了，逐一比較，比較的時候先比較HashCode，HashCode都不同接下去都不用比了，肯定不一 樣，HashCode相等，再equals比較，沒有相同的元素就存，有相同的元素就不存。如果原來的Set裡面有相同的元素，只要HashCode的生 成方式定義得好（不重複），不管Set裡面原來有多少元素，只需要執行一次的equals就可以了。這樣一來，實際調用equals方法的次數大大降低， 提高了效率。 為什麼重寫Object的equals(Object obj)方法盡量要重寫Object的hashCode()方法

我們在重寫Object的equals(Object obj)方法的時候，應該盡量重寫hashCode()方法，這是有原因的，下面詳細解釋下：

public class HashCodeClass{    private String str0;    private double dou0;    private int int0;    public boolean equals(Object obj)    {        if (obj instanceof HashCodeClass)        {            HashCodeClass hcc = (HashCodeClass)obj;            if (hcc.str0.equals(this.str0) &&                 hcc.dou0 == this.dou0 &&                hcc.int0 == this.int0)            {                return true;            }            return false;        }        return false;    }}

public class TestMain{    public static void main(String[] args)    {        System.out.println(new HashCodeClass().hashCode());        System.out.println(new HashCodeClass().hashCode());        System.out.println(new HashCodeClass().hashCode());        System.out.println(new HashCodeClass().hashCode());        System.out.println(new HashCodeClass().hashCode());        System.out.println(new HashCodeClass().hashCode());    }}

列印出來的值是：

1901116749180750037735516577714141590261569228633778966024

我們希望兩個HashCodeClass類equals的前提是兩個HashCodeClass的str0、dou0、int0分別相等。OK，那麼這個類不重寫hashCode()方法是有問題的。

現在我的HashCodeClass都沒有賦初值，那麼這6個HashCodeClass應該是全部equals的。如果以HashSet為 例，HashSet內部的HashMap的table本身的大小是16，那麼6個HashCode對16模數分別為13、9、1、2、9、8。第一個放入 table[13]的位置、第二個放入table[9]的位置、第三個放入table[1]的位置。。。但是明明是全部equals的6個 HashCodeClass，怎麼能這麼做呢。HashSet本身要求的就是equals的對象不重複，現在6個equals的對象在集合中卻有5份（因 為有兩個計算出來的模都是9）。

那麼我們該怎麼做呢。重寫hashCode方法，根據str0、dou0、int0搞一個演算法產生一個盡量唯一的hashCode，這樣就保證了 str0、dou0、int0都相等的兩個HashCodeClass它們的HashCode是相等的，這就是重寫equals方法必須盡量要重寫 hashCode方法的原因。看下JDK中的一些類，都有這麼做：

Integer的

public int hashCode() {    return value;    }public boolean equals(Object obj) {    if (obj instanceof Integer) {        return value == ((Integer)obj).intValue();    }    return false;    }

所以在Integer中，變數的HashCode和變數的值相同

String的

public int hashCode() {    int h = hash;    if (h == 0) {        int off = offset;        //        char val[] = value;        int len = count;            for (int i = 0; i < len; i++) {                h = 31*h + val[off++];            }            hash = h;        }        return h;    }public boolean equals(Object anObject) {    //如果是同一個對象,返回true    if (this == anObject) {        return true;    }    //如果所比較的對象是String類型    if (anObject instanceof String) {           String anotherString = (String)anObject;        int n = count;        if (n == anotherString.count) {        char v1[] = value;        char v2[] = anotherString.value;        int i = offset;        int j = anotherString.offset;        while (n-- != 0) {            if (v1[i++] != v2[j++])            return false;        }        return true;        }    }    return false;    }

在String中，相同字串的HashCode相同，但是通過不同方式建立的對象使用equals方法相比並不相同。

HashMap中的實體類Entry

public final int hashCode() {            return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^                   (value==null ? 0 : value.hashCode());        }public final boolean equals(Object o) {            if (!(o instanceof Map.Entry))                return false;            Map.Entry e = (Map.Entry)o;            Object k1 = getKey();            Object k2 = e.getKey();            if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {                Object v1 = getValue();                Object v2 = e.getValue();                if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))                    return true;            }            return false;        }