Object类的equals和hashCode方法有什么用？

一、背景

众所周知，在Java中Object类是所有类的父类，也就是说所有类都会有equals和hashCode方法。

二、equals()方法

1、代码实现

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

2、特点

equals()方法有以下几个特点：

• 自反性：x.equals(x)必须为true
• 对称性：x.equals(y)与y.equals(x)的返回值必须相等
• 传递性：x.equals(y)为true，y.equals(z)也为true，那么x.equals(z)也必须为true
• 非NULL：当x为NULL时，x.equals(y)会报NPE。当y为NULL时，x,equals(y)必须为false

三、hashCode()方法

1、代码实现

/** 返回对象内存地址，保证不同对象的hashCode也不同 **/
public native int hashCode();

2、特点

hashCode()方法有以下几个特点：

• 如果x.equals(y)，那么x和y的hashCode也一定相等
• 如果!x.equals(y)，那么x和y的hashCode有可能相等也有可能不相等（但是尽可能越散列越好）

3、作用

一般用在哈希表中，如HashSet、HashMap等

插入步骤：

1. 调用hashCode()方法计算得到Object的哈希码
2. 通过哈希码取余定位到下标
3. 判断下标处是否为空，如果为空则直接插入，如果不为空则遍历链表（HashMap实现）
4. 遍历链表调用equals()方法比较对象是否相等，如果相等则说明已存在，如果不相等则插入到链表尾部

四、String中equals和hashCode的实现

1、代码实现

public class String {
    private final char value[];
    private int hash; // Default to 0
    
    public boolean equals(Object anObject) {
        if (this == anObject) {
            return true;
        }

        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = value.length;
            if(n == anObject.value.length) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                while(n-- != 0) {
                    if(v1[i] != v2[i]) {
                        return false;
                    }
                }
                return true;
            }
        }
        // 如果长度不一致则一定不相等
        return false;
    }
    
    public int hashCode() {
        int h = hash;
        if (h == 0 && value.length > 0) {
            char val[] = value;
            
            for(int i=0;i<value.length;i++) {
                h = 31 * h + val[i];
            }
            hash = h;
        }
        
        return h;
    }
}

2、解析

String代码实现可以看出以下几点：

• String的底层存储char[]是final修饰的，说明String一旦创建就不可修改（比如String s = "abc"，如果继续执行s = "bbq，那么将是会新建一个String对象，并且s指向新的String对象）
• hashCode执行结果存到成员变量hash字段中，提高查询性能，避免每次都去计算哈希码
• String的equals方法判断的是两个对象长度相同的前提下每个字符都相同（并不要求一定是同个String对象）

五、如何重写hashCode()

1、重写hashCode()的原则

• 由于“如果x.equals(y)，那么x和y的hashCode也一定相等”，所以如果我们重写了equals()，那么我们也应该重写hashCode()
• hashCode()实现尽量分散，减少出现哈希冲突的可能
• hashCode()实现尽量不要太复杂，避免影响性能

2、hashCode()重写方法

/** 尽可能用到equals()里所用到的所有对象变量，从而减少哈希冲突**/

六、Q&A

1、为什么String的hashCode计算用到了数字31？

String的hashCode()方法代码如下：

public class String {
    public int hashCode() {
        int h = hash;
        if (h == 0 && value.length > 0) {
            char val[] = value;

            for(int i=0;i<value.length;i++) {
                h = 31 * h + val[i];
            }
            hash = h;
        }

        return h;
    }
}

可以得到String的hashCode=s[0]*31^(n-1)+s[1]*31^(n-2)+…+s[n-1]

为什么用到了数字31呢？原因是：

• 31是质数，与其他数字相乘得到的计算结果唯一概率更大（比如62=312，但是64=322=164=88）
• 但是质数中为什么选择31呢？因为质数越大，哈希冲突的概率就越小，所以在哈希冲突和性能的权衡下选择了31
• JVM会对31做优化：31*i=(i<<5)-i

2、为什么要有hashCode？

hashCode()和equals()其实都是用来判断两个对象是否相等。

在一些容器（如HashMap、HashSet）中，比如要插入一个元素，就需要有以下步骤：

1. 调用hashCode()计算对象的hashCode
2. 判断集合中是否存在相同的hashCode，如果没有就可以直接插入，如果有则下一步
3. 调用equals()判断两者是否相同，如果相同说明就可以直接覆盖，如果不相同则下一步
4. （如HashMap）遍历拥有相同hashCode的列表直到尾部，如果有相同元素则直接元素，如果没有则插入到链表尾部

结论：hashCode提升了数据查询效率

3、为什么重写equals()时必须重写hashCode()方法？

因为equals()为true的两个对象我们认为是相等的对象，那么他们的hashCode也必须是相等的。

如果我们重写了equals()但没重写hashCode()方法会发生什么？：以HashMap为例，可能会出现插入两个equals()返回true的对象在第二个插入时，发现hashCode与第一个对象不一致，导致命中了不一样的哈希槽，从而HashMap就出现了两个相等的对象，并不符合去重的特性（HashSet同理）

总结：

• equals()返回true时，hashCode()返回值也必须相等
• hashCode()返回值相等时，equals()返回不一定为true