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面试官：为什么要重写hashcode和equals方法？

来源丨hsm_computer

cnblogs.com/JavaArchitect/p/10474448.html

锡安国家公园的秋色 (© pabradyphoto)

一个几乎必问的面试题

在面试 Java初级开发的时候，经常会问的一个问题是：你有没有重写过 hashcode 方法？不少候选人直接说没写过。或许真的是没写过，于是还可以再通过一个问题确认：你在用HashMap的时候，键（ Key ）部分，有没有放过自定义对象？而这个时候，候选人说放过，于是两个问题的回答就自相矛盾了。

其实很多人这个问题普遍回答得都不大好，于是在本文里，就干脆从 hash 表讲起，讲述HashMap的存数据规则，由此大家就自然清楚上述问题的答案了。

再过一遍Hash算法

先复习一下数据结构里的一个知识点：在一个长度为 n （假设是 10000 ）的线性表（假设是ArrayList）里，存放着无序的数字；如果我们要找一个指定的数字，就不得不通过从头到尾依次遍历来查找。

我们再来观察Hash表（这里的Hash表纯粹是数据结构上的概念，和Java无关）。它的平均查找次数接近于 1 ，代价相当小，关键是在Hash表里，存放在其中的数据和它的存储位置是用Hash函数关联的。

我们假设一个Hash函数是 x*x%5 。当然实际情况里不可能用这么简单的Hash函数，这里纯粹为了说明方便，而Hash表是一个长度是 11 的线性表。如果我们要把 6 放入其中，那么我们首先会对 6 用Hash函数计算一下，结果是 1 ，所以我们就把 6 放入到索引号是 1 这个位置。同样如果我们要放数字 7 ，经过Hash函数计算， 7 的结果是 4 ，那么它将被放入索引是 4 的这个位置。这个效果如下图所示。

面试官：为什么要重写hashcode和equals方法？

这样做的好处非常明显。比如我们要从中找 6 这个元素，我们可以先通过Hash函数计算 6 的索引位置，然后直接从 1 号索引里找到它了。

不过我们会遇到“Hash值冲突”这个问题。比如经过Hash函数计算后， 7 和 8 会有相同的Hash值，对此Java的HashMap对象采用的是 "链地址法" 的解决方案。效果如下图所示

面试官：为什么要重写hashcode和equals方法？

具体的做法是，为所有Hash值是 i 的对象建立一个同义词链表。假设我们在放入 8 的时候，发现 4 号位置已经被占，那么就会新建一个链表结点放入 8 。同样，如果我们要找 8 ，那么发现 4 号索引里不是 8 ，那会沿着链表依次查找。

虽然我们还是无法彻底避免Hash值冲突的问题，但是Hash函数设计合理，仍能保证同义词链表的长度被控制在一个合理的范围里。这里讲的理论知识并非无的放矢，大家能在后文里清晰地了解到 重写hashCode方法的重要性 。

为毛要重写equals和hashCode方法

当我们用 HashMap存入自定义的类时，如果不重写这个自定义类的equals和hashCode方法，得到的结果会和我们预期的不一样。我们来看 WithoutHashCode.java 这个例子。

在其中的第 2 到第 18 行，我们定义了一个 Key 类；在其中的第 3 行定义了唯一的一个属性 id 。当前我们先注释掉第 9 行的 equals 方法和第 16 行的 hashCode 方法。

在 main 函数里的第 22 和 23 行，我们定义了两个 Key 对象，它们的 id 都是 1 ，就好比它们是两把相同的都能打开同一扇门的钥匙。

在第 24 行里，我们通过泛型创建了一个HashMap对象。它的键部分可以存放 Key 类型的对象，值部分可以存储String类型的对象。

在第 25 行里，我们通过 put 方法把 k1 和一串字符放入到 hm 里；而在第 26 行，我们想用 k2 去从HashMap里得到值；这就好比我们想用 k1 这把钥匙来锁门，用 k2 来开门。这是符合逻辑的，但从当前结果看， 26 行的返回结果不是我们想象中的那个字符串，而是 null 。

原因有两个： 一是没有重写hashCode方法 ， 二是没有重写equals方法 。

当我们往HashMap里放 k1 时，首先会调用 Key 这个类的 hashCode 方法计算它的 hash 值，随后把 k1 放入hash值所指引的内存位置。

关键是我们没有在 Key 里定义 hashCode 方法。这里调用的仍是 Object 类的 hashCode 方法（所有的类都是Object的子类），而 Object 类的 hashCode 方法返回的 hash 值其实是 k1 对象的 内存地址 （假设是1000）。

面试官：为什么要重写hashcode和equals方法？

如果我们随后是调用 hm.get(k1) ，那么我们会再次调用 hashCode 方法（还是返回 k1 的地址 1000 ），随后根据得到的 hash 值，能很快地找到 k1 。

但我们这里的代码是 hm.get(k2) ，当我们调用 Object 类的 hashCode 方法（因为 Key 里没定义）计算 k2 的 hash 值时，其实得到的是 k2 的内存地址（假设是 2000 ）。由于 k1 和 k2 是两个不同的对象，所以它们的内存地址一定不会相同，也就是说它们的 hash 值一定不同，这就是我们无法用 k2 的 hash 值去拿 k1 的原因。

当我们把第 16 和 17 行的 hashCode 方法的注释去掉后，会发现它是返回 id 属性的 hashCode 值，这里 k1 和 k2 的 id 都是1,所以它们的 hash 值是相等的。

我们再来更正一下存 k1 和取 k2 的动作。存 k1 时，是根据它 id 的 hash 值，假设这里是 100 ，把 k1 对象放入到对应的位置。而取 k2 时，是先计算它的 hash 值（由于 k2 的 id 也是 1 ，这个值也是 100 ），随后到这个位置去找。

但结果会出乎我们意料：明明 100 号位置已经有 k1 ，但第 26 行的输出结果依然是 null 。其原因就是没有重写 Key 对象的 equals 方法。

HashMap是用 链地址法 来处理冲突，也就是说，在 100 号位置上，有可能存在着多个用链表形式存储的对象。它们通过 hashCode 方法返回的 hash 值都是100。

面试官：为什么要重写hashcode和equals方法？

当我们通过 k2 的 hashCode 到 100 号位置查找时，确实会得到 k1 。但 k1 有可能仅仅是和 k2 具有相同的 hash 值，但未必和 k2 相等（ k1 和 k2 两把钥匙未必能开同一扇门），这个时候，就需要调用 Key 对象的 equals 方法来判断两者是否相等了。

由于我们在 Key 对象里没有定义 equals 方法，系统就不得不调用 Object 类的 equals 方法。由于 Object 的固有方法是根据两个对象的 内存地址 来判断，所以 k1 和 k2 一定不会相等，这就是为什么依然在 26 行通过 hm.get(k2) 依然得到 null 的原因。