对HashCode的理解

关于hashCode，维基百科中：

In the Java programming language, every class implicitly or explicitly

provides a hashCode() method, which digests the data stored in an

instance of the class into a single hash value (a 32-bit signed

integer).

hashCode就是根据存储在一个对象实例中的所有数据，提取出一个32位的整数，该整数的目的是用来标示该实例的唯一性。有点类似于MD5码，每个文件都能通过MD5算法生成一个唯一的MD5码。不过，Java中的hashCode并没有真正的实现为每个对象生成一个唯一的hashCode，还是会有一定的重复几率。

先来看看Object类，我们知道，Object类是java程序中所有类的直接或间接父类，处于类层次的最高点。在Object类里定义了很多我们常见的方法，包括我们要讲的hashCode方法，如下

public final native Class<?> getClass();
public native int hashCode();
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}
public String toString() {
return getClass().getName() + "@" +  Integer.toHexString(hashCode());
}

注意到hashCode方法前面有个native的修饰符，这表示hashCode方法是由非java语言实现的，具体的方法实现在外部，返回内存对象的地址。

在java的很多类中都会重写equals和hashCode方法，这是为什么呢？最常见的String类，比如我定义两个字符相同的字符串，那么对它们进行比较时，我想要的结果应该是相等的，如果你不重写equals和hashCode方法，他们肯定是不会相等的，因为两个对象的内存地址不一样。

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;
}

其实这段代码是这个数学表达式的实现

s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]

s[i]是string的第i个字符，n是String的长度。那为什么这里用31，而不是其它数呢?《Effective Java》是这样说的：之所以选择31，是因为它是个奇素数，如果乘数是偶数，并且乘法溢出的话，信息就会丢失，因为与2相乘等价于移位运算。使用素数的好处并不是很明显，但是习惯上都使用素数来计算散列结果。31有个很好的特性，就是用移位和减法来代替乘法，可以得到更好的性能：31*i==(i<<5)-i。现在的VM可以自动完成这种优化。

可以看到，String类是用它的value值作为参数来计算hashCode的，也就是说，相同的value就一定会有相同的hashCode值。这点也很容易理解，因为value值相同，那么用equals比较也是相等的，equals方法比较相等，则hashCode一定相等。反过来不一定成立。它不保证相同的hashCode一定有相同的对象。

一个好的hash函数应该是这样的：为不相同的对象产生不相等的hashCode。

在理想情况下，hash函数应该把集合中不相等的实例均匀分布到所有可能的hashCode上，要想达到这种理想情形是非常困难的，至少java没有达到。因为我们可以看到，hashCode是非随机生成的，它有一定的规律，就是上面的数学等式，我们可以构造一些具有相同hashCode但value值不一样的，比如说：Aa和BB的hashCode是一样的。

如下代码：

public class Main {
public static void main(String[] args) {
Main m = new Main();
System.out.println(m);
System.out.println(Integer.toHexString(m.hashCode()));
String a = "Aa";
String b = "BB";
System.out.println(a.hashCode());
System.out.println(b.hashCode());
}
}

输出结果：

Main@2a139a55

2a139a55

2112

2112

一般在重写equal函数时，也要重写hashCode函数，这是为什么呢？

来看看这个例子，让我们创建一个简单的类Employee

public class Employee
{
private Integer id;
private String firstname;
private String lastName;
private String department;

public Integer getId() {
return id;
}
public void setId(Integer id) {
this.id = id;
}
public String getFirstname() {
return firstname;
}
public void setFirstname(String firstname) {
this.firstname = firstname;
}
public String getLastName() {
return lastName;
}
public void setLastName(String lastName) {
this.lastName = lastName;
}
public String getDepartment() {
return department;
}
public void setDepartment(String department) {
this.department = department;
}
}

上面的Employee类只是有一些非常基础的属性和getter、setter.现在来考虑一个你需要比较两个employee的情形。

public class EqualsTest {
public static void main(String[] args) {
Employee e1 = new Employee();
Employee e2 = new Employee();

e1.setId(100);
e2.setId(100);
//Prints false in console
System.out.println(e1.equals(e2));
}
}

毫无疑问，上面的程序将输出false，但是，事实上上面两个对象代表的是通过一个employee。真正的商业逻辑希望我们返回true。

为了达到这个目的，我们需要重写equals方法。

public boolean equals(Object o) {
if(o == null)
{
return false;
}
if (o == this)
{
return true;
}
if (getClass() != o.getClass())
{
return false;
}
Employee e = (Employee) o;
return (this.getId() == e.getId());
}

在上面的类中添加这个方法，EauqlsTest将会输出true。

So are we done?没有，让我们换一种测试方法来看看。

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class EqualsTest
{
public static void main(String[] args)
{
Employee e1 = new Employee();
Employee e2 = new Employee();

e1.setId(100);
e2.setId(100);

//Prints 'true'
System.out.println(e1.equals(e2));

Set<Employee> employees = new HashSet<Employee>();
employees.add(e1);
employees.add(e2);
//Prints two objects
System.out.println(employees);
}

上面的程序输出的结果是两个。如果两个employee对象equals返回true，Set中应该只存储一个对象才对，问题在哪里呢？

我们忘掉了第二个重要的方法hashCode()。就像JDK的Javadoc中所说的一样，如果重写equals()方法必须要重写hashCode()方法。我们加上下面这个方法，程序将执行正确。

@Override
public int hashCode()
{
final int PRIME = 31;
int result = 1;
result = PRIME * result + getId();
return result;
}

需要注意记住的事情

尽量保证使用对象的同一个属性来生成hashCode()和equals()两个方法。在我们的案例中,我们使用员工id。

eqauls方法必须保证一致（如果对象没有被修改，equals应该返回相同的值）

任何时候只要a.equals(b),那么a.hashCode()必须和b.hashCode()相等。

两者必须同时重写。