Java工程师必备：深入理解Hashcode原理及应用

在Java编程中，Hashcode是一个非常重要的概念，它不仅是Java集合框架中对于散列表操作的基础，而且还常常被用作对象的“身份证”，以区分不同对象之间的不同。本文将从多个方面深入探究Hashcode的原理及其应用。

一、Hashcode的原理

Hashcode，散列码，是一种将任意大小的数据映射为固定大小数据的一种方法。简单来说就是把任意长度的输入（又叫做预映射， pre-image），通过散列算法，变换成固定长度的输出（又叫做散列值， hash value， hash code，hash sums， checksum）。这个转换的特点在于：

1、不同的输入一定会产生不同的输出
2、相同的输入总是产生相同的输出，但是不同的输入也可能会产生相同的输出

在Java中，Object类是所有类的父类。在Object中有一个hashCode()方法，其返回值是一个int型的整数。Object中默认的hashCode()方法生成的散列码是根据对象的地址来生成的。也就是说只要不是同一个对象，其HashCode值不可能相同。所以在我们自定义的类中，如果没有重写hashCode()方法的话，使用该类创建的对象的hashcode值，都是根据其在内存中的地址而生成的。

二、Hashcode的重写

在实际开发中，我们经常需要自定义类的实例作为Map的Key，为了在使用集合类时能够正确操作，我们需要对自定义类的hashCode()进行重写。理论上来说，如果两个对象通过equals比较相等，那么这两个对象的hashCode()值也应该相等。

实现重写

public class User {

    private String name;
    private int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 为了方便，这里不采用IDE自动生成的equals()方法
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        User user = (User) o;
        return age == user.age && Objects.equals(name, user.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

在上面的代码中，我们重写了hashCode()方法，使用Objects.hash()方法生成hash值。这个方案的缺点是Object.hash()底层实现是按位异或、位移运算等，稍微复杂，而且我们需要计算多个值，有时需要将其分别运算后再组合，增加了复杂度。

另一个简单但性能好的方法是使用Objects.hash()重载方法，直接传入需要计算的参数，该方法会自动进行异或、左移运算返回哈希值。

public int hashCode() {
    return Objects.hash(name, age);
}

哈希冲突

在使用hashCode()方法时，一定要注意可能会遇到哈希冲突的情况。哈希冲突是指在存储散列表的过程中，两个对象计算出来的hashcode值相同。虽然这种情况出现的概率很小，但是如果出现，可能会导致散列表元素之间的对比耗费时间过长。

需要注意的是，在Java8之后，对于哈希冲突的处理方式改进了很多。当发现哈希表的某个桶中出现多个元素时，并不是直接去执行equals()操作判断是否相等，而是先判断两个对象的哈希值是否相等，如果不相等直接视为不相等，如果相等再执行equals()操作。这个方式被称为“链式存储”或“开放地址技术”。

三、Hashcode的应用

1、作为Map的Key

将某个自定义的对象作为Map的Key时 hashCode()方法的重写至关重要。作为Map的Key，对于hashCode()的要求是相同的对象始终生成相同的hash值。唯一的例外是，在Map中允许null作为Key，如果一个类的实例做Map的Key，那么hashCode()方法至少要保证类的实例的成员变量都都参与hashCode()方法的计算，而且它们的值不会改变，否则会使hashCode()计算结果发生改变，导致在Map中无法正常获取原本指向的对象。

2、作为对象标识符

在Java中，我们通常使用hashCode()方法生成对象的标识符。这样可以方便地检查两个对象是否相等。例如，在hashCode()方法的实现中可以使用对象中的一个成员变量作为标识符。这个成员变量必须是一个唯一的标识，以便在需要时可以比较两个对象。

3、作为算法基础

除了前面提到的作用外，hashCode()方法还能作为某些算法的基础。例如布隆过滤器算法就是基于hashCode()方法实现的。该算法的实现方式是创建一个长度为N的布尔数组，然后将一个元素计算出来的hash值对应到布尔数组的某个位置上，并将该位置设为true。这样，如果另一个元素计算出来的hash值在布尔数组中对应的位置也为true，那么即可判定该元素已经出现过了。

四、总结

Hashcode是Java编程中非常重要的概念之一。理解其原理并在需要时深入重写hashCode()方法，能够为Java工程师的编程能力提高很多，特别是在使用Java集合框架进行开发时。通过本文的阐述，我们相信Java工程师已经对Hashcode有了更深入的理解，并能更好地应用到开发中。

原创文章，作者：UHSB，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/139920.html