浅谈原理--hashCode方法

我们时常会判断一个元素是否相等重复，可以用equals方法。

每增加一个元素，我们就可以通过equals方法判断集合中的每一个元素是否重复，但是如果集合中有10000个元素了，我们每添加一个元素的时候，就需要进行10000此的equals方法的调用，显示效率非常的低下了。

于是基于这种问题，java集合的设计者采用了哈希表来实现。

哈希表也称为散列算法，是依据数据特定算法产生的结果直接指定到一块地址上，这个结果由hashCode方法产生。

这样一来，当集合每添加一个新的元素的时候，就可以通过hashCode方法直接定位到该存放的物理位置上，而不需要大量的equals板的比较。

上面说到了hashCode方法，它是Object类中的一个被native修饰的方法，

那么也就是说，我们每个对象都会继承了这个方法，我们也就可以重写它了

Object类的hashCode方法代码：

public native int hashCode();

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hashCode的比较方式

　　比如下方是在用HashSet存值

1. 计算出来的位置上，如果这个位置上没有元素，它就可以直接存储在这个位置上了，不用进行任何的比较
2. 如果这个位置有元素了，就调用它的（这个对象）equals方法与新的元素进行比较，相同的话就不存了
3. 如果equals方法比较后，不相同，也就是放生了hashKey相同，导致冲突的情况。那么就在这个hashKey的地方产生一个链表，将所有产生相同的hashKey的对象添加到这个链表上，串在一起（很少会出现）。这样一来实际上我们调用equals方法的几率就大大降低了。

下面以简单的图来表示

这里有A B C D四个对象，分别通过hashCode方法产生了3个值

注意A和B对象调用hashCode产生的值是相同的，即 A.hashCode = B.hashCode()= 0x001

发生了哈希冲突，这时候由于最先插入了A，在插入B的时候，我们发现B要插入A的位置，而A已经插入，也就是这个位置已经有对象了。

这个时候就通过调用equals方法判断A和B是否相同，如果相同就不插入B，如果不同则将B插入到A后面的位置。

所以对于equals方法和hashCode方法有如下的要求：

一、hashCode要求

1. 在程序运行期间，只要对象（字段）变化不会影响到equals方法的决策结果，那么在这个期间，无论调用多少次hashCode，都必须返回相同的散列码的hashCode
2. 通过equals调用返回true的2个对象的hashCode一定相同
3. 通过equals返回false的2个对象的hashCode不需要不同，也就是允许hashCode相同。

因此得到以下结论

• 两个对象相等，其hashCode一定相同
• 两个对象不相等，其hashCode可能相等
• hashCode相等的两个对象，不一定相同
• hashCode不相等的两个对象，一定不同

可能会有人疑问，对于不能重复的集合，为什么不直接通过 hashCode 对于每个元素都产生唯一的值，如果重复就是相同的值，这样不就不需要调用 equals 方法来判断是否相同了吗？

　　实际上对于元素不是很多的情况下，直接通过 hashCode 产生唯一的索引值，通过这个索引值能直接找到元素，而且还能判断是否相同。比如数据库存储的数据，ID 是有序排列的，我们能通过 ID 直接找到某个元素，如果新插入的元素 ID 已经有了，那就表示是重复数据，这是很完美的办法。但现实是存储的元素很难有这样的 ID 关键字，也就很难这种实现 hashCode 的唯一算法，再者就算能实现，但是产生的 hashCode 码是非常大的，这会大的超过 Java 所能表示的范围（因为返回值是int类型，大小只能是2³²)，很占内存空间，所以也是不予考虑的。

二、重写hashCode

我们应该注意：

• 不同对象的hashCode码应该尽量不同，避免hash冲突，也就是算法获得元素要尽量均匀。
• hash值是一个int类型，在java中占用4个字节，也就是2³² 次方，要避免溢出

下面是String的hashCode实现

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;
    }

这里有个数字 31 ，为什么选择31作为乘积因子，而且没有用一个常量来声明？主要原因有两个：

　　①、31是一个不大不小的质数，是作为 hashCode 乘子的优选质数之一。

　　②、31可以被 JVM 优化，31 * i = (i << 5) - i。因为移位运算比乘法运行更快更省性能。

　　具体解释可以参考这篇文章。

ps：

　　对于Map集合，我们可以选择Java中的基本类型，还有引用类型String作为key，因为它们都按照规范重写了equals方法和hashCode方法。

但是如果我们自定义对象作为key，那么一定要覆盖equals方法和hahshCode方法，要不然会有未知的suprise等着你。