hashCode 使用中產生的問題

HashSet 是一個無序、不可重複的集合，程式碼如下：

public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Student> sets = new HashSet<>();
        sets.add(new Student(1,"張三",23));
        sets.add(new Student(2,"李四",24));
        sets.add(new Student(3,"王五",22));
        sets.add(new Student(4,"趙六",27));
        sets.add(new Student(4,"趙六",27));

        for (Student student: sets) {
            System.out.println(student);
        }
    }
}
 

執行列印結果如下：

Student{id=4, name='趙六', age=27, clazz='null', score=0.0}
Student{id=3, name='王五', age=22, clazz='null', score=0.0}
Student{id=4, name='趙六', age=27, clazz='null', score=0.0}
Student{id=1, name='張三', age=23, clazz='null', score=0.0}
Student{id=2, name='李四', age=24, clazz='null', score=0.0}

是不是結果和我們想象的不一樣，HashSet 集合元素不是不重複，為何這裡卻發生的重複現象呀？這其實是因為 equals、hashCode 使用不規範導致的。那麼，equals 和 hashCode 到底有何關係呢？為何影響 HashSet 的使用？

equals 與 Hashcode 的關係

它們都是 Object 類中的方法，如下：

public boolean equals(Object obj)
public int hashCode()

• equals(): 用來判斷兩個物件是否相同，在 Object 類中是通過判斷物件間的記憶體地址來決定是否相同
• hashCode(): 獲取雜湊碼，也稱為雜湊碼，返回一個int整數。這個雜湊碼的作用是確定該物件在雜湊表中的索引位置。

閱讀 hashCode 方法的註釋如下：

1. hashCode() 方法返回物件的雜湊碼，支援該方法是為雜湊表提供一些優點，例如，HashMap 提供的雜湊表。
2. 同一個物件未發生改變時多次呼叫 hashCode() 返回值必須相同
3. 兩個物件 equals 不相等，那麼兩物件的 hashCode() 返回必定不同（此處可用來提高雜湊表效能）
4. 兩個物件的 hashCode() 返回值相同，兩物件不一定相同，還需要通過 equals() 再次判斷
5. 當 equals 方法被重寫時，通常有必要重寫 hashCode 方法

通過第 1 點其實可以看出，hashCode() 在散列表中才有用，在其它情況下沒用。在散列表中 hashCode() 的作用是獲取物件的雜湊碼，進而確定該物件在散列表中的位置，當物件不會用來建立像 hashMap、hashSet 等散列表時，hashCode() 實際上用不上。

產生問題的原因

分析原因前需要了解雜湊表的底層實現，hashCode 在雜湊表中充當的作用：

• 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，那麼當查詢時就需要到8個位置中去挨個查詢
• 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，然後每次查詢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
• 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查詢第一個為空的位置，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。
• 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場景）？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。

其實在 HashSet 就是採用的這種儲存和獲取方式，通過 HashCode 和 equals 組合的方式來保證集合無重複。也說明了 HashCode() 在散列表中是發揮作用的

hashCode 的正確使用

從 JDK 原始碼的註釋中可以看出，hashCode() 在散列表中才會發揮作用，當物件無需建立像 HashMap、HashSet 等集合時，可以不用重寫 hashCode() 方法，但是如果有使用到物件的雜湊集合等操作時，必須重寫 hashCode() 和 equals()。