==、hashCode、equals的区别 约定不等于承诺〃 2023-09-26 10:07 80阅读 0赞 #### 一、概述 #### 1、概念 * **== :** 该操作符生成的是一个boolean结果,它计算的是**操作数的值之间的关系** * **equals :** Object 的 **实例方法**,比较两个对象的**content**是否相同 * **hashCode :** Object 的 **native方法** , 获取对象的**哈希值**,用于确定该对象在哈希表中的索引位置,它实际上是一个int型整数 -------------------- #### 二、关系操作符 == #### **1、操作数的值** * **基本数据类型变量** 在Java中有八种基本数据类型: 浮点型:float(4 byte), double(8 byte) 整型:byte(1 byte), short(2 byte), int(4 byte) , long(8 byte) 字符型: char(2 byte) 布尔型: boolean(JVM规范没有明确规定其所占的空间大小,仅规定其只能够取字面值”true”和”false”) **对于这八种基本数据类型的变量,变量直接存储的是“值”。因此,在使用关系操作符 == 来进行比较时,比较的就是“值”本身。**要注意的是,**浮点型和整型都是有符号类型的(最高位仅用于表示正负,不参与计算【以 byte 为例,其范围为 -2^7 ~ 2^7 - 1,-0即-128】),而char是无符号类型的(所有位均参与计算,所以char类型取值范围为0~2^16-1)**。 -------------------- * **引用类型变量** 在Java中,**引用类型的变量存储的并不是“值”本身,而是与其关联的对象在内存中的地址**。比如下面这行代码, String str1; 这句话声明了一个引用类型的变量,此时它并没有和任何对象关联。而通过 new 来产生一个对象,并将这个对象和str1进行绑定: str1= new String("hello"); 那么 str1 就指向了这个对象,此时引用变量str1中存储的是它指向的对象在内存中的存储地址,并不是“值”本身,也就是说并不是直接存储的字符串”hello”。这里面的引用和 C/C++ 中的指针很类似。 -------------------- **2、小结** 因此,对于关系操作符 ==: * 若操作数的类型是**基本数据类型**,则该关系操作符判断的是左右两边操作数的**值**是否相等 * 若操作数的类型是**引用数据类型**,则该关系操作符判断的是左右两边操作数的**内存地址**是否相同。**也就是说,若此时返回true,则该操作符作用的一定是同一个对象。** -------------------- #### 三、equals方法 #### **1、来源** equals方法是基类Object中的实例方法,因此对所有继承于Object的类都会有该方法。 在 Object 中的声明: public boolean equals(Object obj) {} -------------------- **2、equals方法的作用** **初衷 :** 判断两个对象的\*\* content \*\*是否相同 为了更直观地理解equals方法的作用,我们先看Object类中equals方法的实现。 public boolean equals(Object obj) { return (this == obj); } 很显然,在Object类中,equals方法是用来比较两个对象的引用是否相等,即是否指向同一个对象。 但我们都知道,下面代码输出为 true: public class Main { public static void main(String[] args) { String str1 = new String("hello"); String str2 = new String("hello"); System.out.println(str1.equals(str2)); } } 原来是 String 类重写了 equals 方法: public boolean equals(Object anObject) { // 方法签名与 Object类 中的一致 if (this == anObject) { // 先判断引用是否相同(是否为同一对象), return true; } if (anObject instanceof String) { // 再判断类型是否一致, // 最后判断内容是否一致. 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; } 即对于诸如“字符串比较时用的什么方法,内部实现如何?”之类问题的回答即为: 使用equals方法,内部实现分为三个步骤: * 先 **比较引用是否相同(是否为同一对象)**, * 再 **判断类型是否一致(是否为同一类型)**, * 最后 **比较内容是否一致** **Java 中所有内置的类的 equals 方法的实现步骤均是如此,特别是诸如 Integer,Double 等包装器类。** -------------------- **3、equals 重写原则** 对象内容的比较才是设计equals()的真正目的,Java语言对equals()的要求如下,这些要求是重写该方法时必须遵循的: * **对称性**:如果x.equals(y)返回是“true”,那么y.equals(x)也应该返回是“true” ; * **自反性**:x.equals(x)必须返回是“true” ; * **类推性**:如果x.equals(y)返回是“true”,而且y.equals(z)返回是“true”,那么z.equals(x)也应该返回是“true” ; * **一致性**:如果x.equals(y)返回是“true”,只要x和y内容一直不变,不管你重复x.equals(y)多少次,返回都是“true” ; * **对称性**:如果x.equals(y)返回是“true”,那么y.equals(x)也应该返回是“true”。 * 任何情况下,**x.equals(null)【应使用关系比较符 ==】,永远返回是“false”;x.equals(和x不同类型的对象)永远返回是“false”** -------------------- **4、小结** 因此,对于 equals 方法: * 其**本意** 是 **比较两个对象的 content 是否相同** * 必要的时候,我们需要重写该方法,避免违背本意,且要遵循上述原则 -------------------- #### 四、hashCode 方法 #### **1、hashCode 的来源** hashCode 方法是基类Object中的 **实例native方法**,因此对所有继承于Object的类都会有该方法。 在 Object类 中的声明(native方法暗示这些方法是有实现体的,但并不提供实现体,因为其实现体是由非java语言在外面实现的): public native int hashCode(); -------------------- **2、哈希相关概念** 我们首先来了解一下哈希表: * **概念 :** Hash 就是把任意长度的输入(又叫做预映射, pre-image),通过散列算法,变换成固定长度的输出(**int**),该输出就是散列值。这种转换是一种\*\* 压缩映射**,也就是说,散列值的空间通常远小于输入的空间。**不同的输入可能会散列成相同的输出,从而不可能从散列值来唯一的确定输入值。简单的说,就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。\*\* * **应用–数据结构 :** 数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难; 而链表的特点是:寻址困难,插入和删除容易。那么我们能不能综合两者的特性,做出一种寻址容易,插入和删除也容易的数据结构?答案是肯定的,这就是我们要提起的哈希表,哈希表有多种不同的实现方法,我接下来解释的是最常用的一种方法——**拉链法**,我们可以理解为 **“链表的数组”**,如图: ![67d0318118fc4a6db50296ac5286a2c1.jpeg][] image **图1 哈希表示例** 左边很明显是个数组,数组的每个成员是一个链表。该数据结构所容纳的所有元素均包含一个指针,用于元素间的链接。我们根据元素的自身特征把元素分配到不同的链表中去,也是根据这些特征,找到正确的链表,再从链表中找出这个元素。**其中,将根据元素特征计算元素数组下标的方法就是散列法。** * **拉链法的适用范围 :** 快速查找,删除的基本数据结构,通常需要总数据量可以放入内存。 * **要点 :** hash函数选择,针对字符串,整数,排列,具体相应的hash方法; 碰撞处理,一种是open hashing,也称为拉链法,另一种就是closed hashing,也称开地址法,opened addressing。 -------------------- **3、hashCode 简述** 在 Java 中,**由 Object 类定义的 hashCode 方法会针对不同的对象返回不同的整数。(这是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的,但是 JavaTM 编程语言不需要这种实现技巧)。** **hashCode 的常规协定是:** * 在 Java 应用程序执行期间,在对同一对象多次调用 hashCode 方法时,必须一致地返回相同的整数,前提是将对象进行 equals 比较时所用的信息没有被修改。从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另一次执行,该整数无需保持一致。 * 如果根据 equals(Object) 方法,两个对象是相等的,那么对这两个对象中的每个对象调用 hashCode 方法都必须生成相同的整数结果。 * 如果根据 equals(java.lang.Object) 方法,两个对象不相等,那么对这两个对象中的任一对象上调用 hashCode 方法\*\* 不要求 \*\*一定生成不同的整数结果。但是,程序员应该意识到,为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。 要想进一步了解 hashCode 的作用,我们必须先要了解Java中的容器,**因为 HashCode 只是在需要用到哈希算法的数据结构中才有用,比如 HashSet, HashMap 和 Hashtable**。 Java中的集合(Collection)有三类,一类是List,一类是Queue,再有一类就是Set。前两个集合内的元素是有序的,元素可以重复;最后一个集合内的元素无序,但元素不可重复。 那么, 这里就有一个比较严重的问题:要想保证元素不重复,可两个元素是否重复应该依据什么来判断呢?这就是\*\*Object.equals \*\*方法了。但是,如果每增加一个元素就检查一次,那么当元素很多时,后添加到集合中的元素比较的次数就非常多了。也就是说,如果集合中现在已经有1000个元素,那么第1001个元素加入集合时,它就要调用1000次equals方法。这显然会大大降低效率。于是,Java采用了**哈希表的原理**。这样,我们对每个要存入集合的元素使用哈希算法算出一个值,然后根据该值计算出元素应该在数组的位置。所以,当集合要添加新的元素时,可分为两个步骤: * **先调用这个元素的 hashCode 方法,然后根据所得到的值计算出元素应该在数组的位置。如果这个位置上没有元素,那么直接将它存储在这个位置上;** * **如果这个位置上已经有元素了,那么调用它的equals方法与新元素进行比较:相同的话就不存了,否则,将其存在这个位置对应的链表中(Java 中 HashSet, HashMap 和 Hashtable的实现总将元素放到链表的表头)。** -------------------- **4、equals 与 hashCode** **前提:** 谈到hashCode就不得不说equals方法,二者均是Object类里的方法。由于Object类是所有类的基类,所以一切类里都可以重写这两个方法。 * **原则 1 :** 如果 x.equals(y) 返回 “true”,那么 x 和 y 的 hashCode() 必须相等 ; * **原则 2 :** 如果 x.equals(y) 返回 “false”,那么 x 和 y 的 hashCode() 有可能相等,也有可能不等 ; * **原则 3 :** 如果 x 和 y 的 hashCode() 不相等,那么 x.equals(y) 一定返回 “false” ; * **原则 4 :** **一般来讲,equals 这个方法是给用户调用的,而 hashcode 方法一般用户不会去调用 ;** * **原则 5 :** **当一个对象类型作为集合对象的元素时,那么这个对象应该拥有自己的equals()和hashCode()设计,而且要遵守前面所说的几个原则。** -------------------- **5、实现例证** hashCode()在object类中定义如下: public native int hashCode(); 说明是一个本地方法,它的实现是根据本地机器相关的。 String 类是这样重写它的: public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { /** The value is used for character storage. */ private final char value[]; //成员变量1 /** The offset is the first index of the storage that is used. */ private final int offset; //成员变量2 /** The count is the number of characters in the String. */ private final int count; //成员变量3 /** Cache the hash code for the string */ private int hash; // Default to 0 //非成员变量 public int hashCode() { int h = hash; int len = count; //用到成员变量3 if (h == 0 && len > 0) { int off = offset; //用到成员变量2 char val[] = value; //用到成员变量1 for (int i = 0; i < len; i++) { h = 31*h + val[off++]; //递推公式 } hash = h; } return h; } } 对程序的解释:`h = s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]`,由此可以看出,对象的hash地址不一定是实际的内存地址。 -------------------- #### 五、小结 #### * **hashcode是系统用来快速检索对象而使用** * **equals方法本意是用来判断引用的对象是否一致** * **重写equals方法和hashcode方法时,equals方法中用到的成员变量也必定会在hashcode方法中用到,只不过前者作为比较项,后者作为生成摘要的信息项,本质上所用到的数据是一样的,从而保证二者的一致性** [67d0318118fc4a6db50296ac5286a2c1.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/67d0318118fc4a6db50296ac5286a2c1.jpeg
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