Java集合(7)：散列与散列码

散列的价值在于速度。我们使用数组来保存键的信息，这个信息并不是键本身，而是通过键对象生成一个数字(散列码)，作为数组下标。由于数组的容量是固定的，而散列容器的大小是可变的，所以不同的键可以产生相同的数组下标(散列码)。也就是说，可能会有冲突(当然也有特例，比如EnumMap和EnumSet)。所以，数组的值存放着一个保存所有相同散列码的值的list(引用)。然后对list中的值使用equals进行线性查询。如果散列函数设计的比较好的话，数组的每个位置只有较少的值，并且浪费空间也小。于是，查询过程就是首先计算键的散列码得到数组下标，然后内存寻址(时间复杂度为O(1)，赋值)找到数组的值，再遍历list(时间复杂度为O(n)，线性查询)即可。即hashCode和equals共同确定了对象的唯一性。

所有类都继承于Object。Object的hashCode方法生成的散列码，实际上是默认使用对象的地址计算散列码；而Object的equals方法实际上就是地址比较(==)。显然，当我们在使用散列容器(如HashMap的Key，HashSet等)时，我们自定义的类中还继承Object的hashCode和equals是不行的。必须重写hashCode和equals方法。好的hashCode()应该产生分布均匀的散列码。可以用IDE自动生成。下面是一个例子：

 import java.util.List;

 public class Test9 {

     boolean a;
     byte b;
     short c;
     int d;
     char e;
     long f;
     float g;
     double h;
     String i;
     List<String> j;
     int[] k;

     @Override
     public int hashCode() {
         // [STEP1] hashCode()里的魔法数字，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。(from 《Effective Java》)
         final int prime = 31;
         // [STEP2] 为对象中每个有意义的域用下面公式计算散列码 result = prime * result + c
         int result = 1;
         // boolean
         result = prime * result + (a ? 1231 : 1237);
         // byte/short/int/char
         result = prime * result + b;
         result = prime * result + c;
         result = prime * result + d;
         result = prime * result + e;
         // long
         result = prime * result + (int) (f ^ (f >>> 32));
         // float
         result = prime * result + Float.floatToIntBits(g);
         // double
         long temp;
         temp = Double.doubleToLongBits(h);
         result = prime * result + (int) (temp ^ (temp >>> 32));
         // 对象
         result = prime * result + ((i == null) ? 0 : i.hashCode());
         // List(要求每个元素实现hashCode)
         result = prime * result + ((j == null) ? 0 : j.hashCode());
         // 数组(要求每个元素实现hashCode)
         result = prime * result + Arrays.hashCode(k);
         // [STEP3] 返回
         return result;
     }
     @Override
     public boolean equals(Object obj) {
         if (this == obj)
             return true;
         if (obj == null)
             return false;
         if (getClass() != obj.getClass())
             return false;
         Test9 other = (Test9) obj;
         if (a != other.a)
             return false;
         if (b != other.b)
             return false;
         if (c != other.c)
             return false;
         if (d != other.d)
             return false;
         if (e != other.e)
             return false;
         if (f != other.f)
             return false;
         if (Float.floatToIntBits(g) != Float.floatToIntBits(other.g))
             return false;
         if (Double.doubleToLongBits(h) != Double.doubleToLongBits(other.h))
             return false;
         if (i == null) {
             if (other.i != null)
                 return false;
         } else if (!i.equals(other.i))
             return false;
         if (j == null) {
             if (other.j != null)
                 return false;
         } else if (!j.equals(other.j))
             return false;
         if (!Arrays.equals(k, other.k))
             return false;
         return true;
     }
 }