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[讨论交流] Java 用自定义类型作为HashMap的键

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白青青的头像 楼主
发表于 2016-9-4 10:29:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
  这是Java中很经典的问题,在面试中也经常被问起。其实很多书或者文章都提到过要重载hashCode()和equals()两个方法才能实现自定义键在HashMap中的查找,但是为什么要这样以及如果不这样做会产生什么后果,好像很少有文章讲到,所以写这么一篇来说明下。

  首先,如果我们直接用以下的Person类作为键,存入HashMap中,会发生发生什么情况呢?
  1. public class Person {

  2.     private String id;

  3.     public Person(String id) {
  4.         this.id = id;
  5.     }
  6. }
  7. import java.util.HashMap;

  8. public class Main {
  9.     public static void main(String[] args) {

  10.         HashMap<Person, String> map = new HashMap<Person, String>();

  11.         map.put(new Person("001"), "findingsea");
  12.         map.put(new Person("002"), "linyin");
  13.         map.put(new Person("003"), "henrylin");
  14.         map.put(new Person("003"), "findingsealy");

  15.         System.out.println(map.toString());

  16.         System.out.println(map.get(new Person("001")));
  17.         System.out.println(map.get(new Person("002")));
  18.         System.out.println(map.get(new Person("003")));
  19.     }
  20. }
复制代码

  那么输出结果是什么呢?
  1. {Person@6e4d4d5e=henrylin, Person@275cea3=findingsea, Person@15128ee5=findingsealy, Person@4513098=linyin}
  2. null
  3. null
  4. null
复制代码

  我们可以看到,这里出现了两个问题:

  在添加的过程中,我们将key=new Person("003")的键值对添加了两次,那么在期望中,HashMap中应该只存在一对这样的键值对,因为key(期望中)是相同的,所以不应该重复添加,第二次添加的value="findingsealy"应该替换掉原先的value="henrylin"。但是在输入中,我们发现期望中的情况并没有出现,而是在HashMap同时存在了value="findingsealy"和value="henrylin"的两个键值对,并且它们的key值还是不相同的,这显然是错误的。

  在获取value值时,我们分别用三个Person对象去查找,这三个对象和我们刚刚存入的三个key值(在期望中)是相同的,但是查找出的却是三个null值,这显然也是错误的。

  那么,正确的方法其实在很多地方都是被描述过了,直接对Person类进行修改,重载equals和hashCode方法,修改过后的Person类如下:
  1. public class Person {

  2.     private String id;

  3.     public Person(String id) {
  4.         this.id = id;
  5.     }

  6.     @Override
  7.     public boolean equals(Object o) {
  8.         if (this == o) return true;
  9.         if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

  10.         Person person = (Person) o;

  11.         if (id != null ? !id.equals(person.id) : person.id != null) return false;

  12.         return true;
  13.     }

  14.     @Override
  15.     public int hashCode() {
  16.         return id != null ? id.hashCode() : 0;
  17.     }
  18. }
复制代码

  那么,当我们重新执行上述的检验程序时,得到的结果如下:
  1. {Person@ba31=findingsea, Person@ba32=linyin, Person@ba33=findingsealy}
  2. findingsea
  3. linyin
  4. findingsealy
复制代码

  可以看到,之前指出的亮点错误都得到了改正。那么,为什么会这样呢?

  在HashMap中,查找key的比较顺序为:

  计算对象的Hash Code,看在表中是否存在。

  检查对应Hash Code位置中的对象和当前对象是否相等。

  显然,第一步就是要用到hashCode()方法,而第二步就是要用到equals()方法。在没有进行重载时,在这两步会默认调用Object类的这两个方法,而在Object中,Hash Code的计算方法是根据对象的地址进行计算的,那两个Person("003")的对象地址是不同的,所以它们的Hash Code也不同,自然HashMap也不会把它们当成是同一个key了。同时,在Object默认的equals()中,也是根据对象的地址进行比较,自然一个Person("003")和另一个Person("003")是不相等的。

  理解了这一点,就很容易搞清楚为什么需要同时重载hashCode()和equals两个方法了。

  重载hashCode()是为了对同一个key,能得到相同的Hash Code,这样HashMap就可以定位到我们指定的key上。

  重载equals()是为了向HashMap表明当前对象和key上所保存的对象是相等的,这样我们才真正地获得了这个key所对应的这个键值对。
还有一个细节,在Person类中对于hashCode()的重在方法为:
  1. @Override
  2. public int hashCode() {
  3.     return id != null ? id.hashCode() : 0;
  4. }
复制代码

  这里可能有疑惑的点在于:为什么可以用String类型的变量的Hash Code作为Person类的Hash Code值呢?这样new Person(new String("003"))和new Person(new String("003"))的Hash Code是相等的吗?

  来看看以下代码的输出:
  1. System.out.println("findingsea".hashCode());
  2. System.out.println("findingsea".hashCode());
  3. System.out.println(new String("findingsea").hashCode());
  4. System.out.println(new String("findingsea").hashCode());
  5. 728795174
  6. 728795174
  7. 728795174
  8. 728795174
复制代码

  可以看到四条语句的输出都是相等的,很直观的合理的猜测就是String类型也重载了hashCode()以根据字符串的内容来返回Hash Code值,所以相同内容的字符串具有相同的Hash Code。

  同时,这也说明了一个问题:为什么在已知hashCode()相等的情况下,还需要用equals()进行比较呢?就是因为避免出现上述例子中的出现的情况,因为根据对Person类的hashCode()方法的重载实现,Person类会直接用id这个String类型成员的Hash Code值作为自己的Hash Code值,但是很显然的,一个Person("003")和一个String("003")是不相等的,所以在hashCode()相等的情况下,还需要用equals()进行比较。

  以下例子可以作为上述说明的佐证:
  1. System.out.println(new Person("003").hashCode()); // 47667
  2. System.out.println(new String("003").hashCode()); // 47667

  3. System.out.println(new Person("003").equals(new String("003"))); // false
复制代码

  以上即是全部。

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