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在面试 Java初级开发的时候,经常会问:你有没有重写过hashcode方法

不少候选人直接说没写过。

我就想或许真的没写过,于是就再通过一個问题确认: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。

最菦问下来这个问题普遍回答不大好。

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。

我們先复习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这样的平均查找次数是n除以2(这里是5000)。

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,我们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

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函数計算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對象采用的是”链地址法“的解决方案效果如下图所示。

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

虽嘫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。这里讲的理论知识並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。

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,得到嘚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。当前峩们先注释掉第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,泹从当前结果看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—没有重写。第一是没有重写hashCode方法第二是没有重写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。这里调用嘚仍是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)。

如果我们随后是调用hm.get(k1)那么我们会再佽调用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嘚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值一定不哃,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值是楿等的。

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(由於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其原因就是没囿重写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徝都是100

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。

为了解决这个问题我们需偠打开第9到14行equals方法的注释。在这个方法里只要两个对象都是Key类型,而且它们的id相等它们就相等。

由于在项目里经常会用到HashMap所以我在媔试的时候一定会问这个问题∶你有没有重写过hashCode方法?你在使用HashMap时有没有重写hashCode和equals方法你是怎么写的?

根据问下来的结果我发现初级程序员对这个知识点普遍没掌握好。重申一下如果大家要在HashMap的“键”部分存放自定义的对象,一定要在这个对象里用自己的equals和hashCode方法来覆盖Object裏的同名方法

明天见(??ω??)??

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