细品Java8中hashCode方法的使用

2024-08-02 07:11:21

简介

散列函数（英语：Hash function）又称散列算法、哈希函数，是一种从任何一种数据中创建小的数字“指纹”的方法。散列函数把消息或数据压缩成摘要，使得数据量变小，将数据的格式固定下来。

Java语言对hashCode的应用

主要用途

hashcode是Object中的函数，所有类都拥有的一个函数，主要返回每个对象的hash值，主要用于哈希表中，如HashMap、HashTable、HashSet。
在这里需要注意的是，他就是为了在一些对象数组里面存储的时候可以节省空间。（我在这里一直有个误会，就是hashCode 也会应用于对象的比较，主要比较的是对象的是否有被改变过，其实我们在进行比较的时候可以不进进行重写hashCode，单个的equals就可以保证这个对象是否相等。
但是很多面试官都会问到，你重写了equals 不重写hashcode 可以吗？不一定，当你重写的equals是那种两个对象所有值都相等的情况下的时候，我们就不需要重写。因为这样他就符合我们的正常逻辑，就是equals相等hashcode值一定相等。但是如果你的equals定义是只要这个对象中某个值相等就代表，这个对象相等，那么传统观念就被打破了。所以你就得按照你的equals来重写你的hashcode。保持一致。

Java 中hashcode存储的位置

存储在对象头markWord，如下图（深入理解Java虚拟机）

我们知道了他是存储的位置，那他是什么时候存储进去的呢? 在Java中所有的对象都是有hashcode吗？

Java中HashCode的实现：

在Java中Object.class中有hashCode方法，方法是native 方法，实现就是在JVM中实现的，也就是说他是使用C语言实现的。

实现方式：OpenJDK8 默认hashCode的计算方法是通过和当前线程有关的一个随机数+三个确定值，运用Marsaglia's xorshift scheme随机数算法得到的一个随机数。和对象内存地址无关。三个确定确定值分别是：

// thread-specific hashCode stream generator state - Marsaglia shift-xor form
  //随机数
 _hashStateX = os::random() ;
  //确定值1
 _hashStateY = 842502087 ;
   //确定值2
 _hashStateZ = 0x8767 ;  // (int)(3579807591LL & 0xffff)
   //确定值3
 _hashStateW = 273326509 ;

可以通过在JVM启动参数中添加-XX:hashCode=4，改变默认的hashCode计算方式。

为什么要重写hashCode

如上文提到，我们不按传统规则重写了equals方法，所以为了不违反规则也就得重写hashCode。

源码中hashcode的重写，如hashMap中

如果m1.entrySet（）.equals（m2.entrySet（）），则两个映射m1和 m2表示相同的映射。这样可确保 equals方法可在Map接口的不同实现中正常工作。

  static <K, V> boolean equals(Map<K, V> source, Object object) {
    if (source == object) {
      return true;
    } else if (source != null && object instanceof Map) {
      final Map<K, V> map = (Map<K, V>) object;
      if (source.size() != map.size()) {
        return false;
      } else {
        try {
          return source.forAll(map::contains);
        } catch (ClassCastException e) {
          return false;
        }
      }
    } else {
      return false;
    }
  }

映射的哈希码定义为映射的entrySet（）视图中每个条目的哈希码之和。这确保了m1.equals（m2）隐含了对任何两个映射 m1和m2的m1.hashCode（）== m2.hashCode（），这是的总合同要求的。Object.hashCode()

  @Override
  public int hashCode() {
    return Collections.hashUnordered(this);
  }

    // hashes the elements regardless of their order
  static int hashUnordered(Iterable<?> iterable) {
    return hash(iterable, (acc, hash) -> acc + hash);
  }

注意点 hashMap重写hashCode 和计算hash桶位置的是不同的，这两个可不敢弄混了，我是弄混了。下来我们再看看hash桶下表的计算。jdk 1.8中的。

/ ** *计算key.hashCode（）并将（XOR）散列的较高位*扩展到较低位。
  * 因为该表使用2的幂次掩码，所以*仅在当前掩码上方的位中发生变化的*哈希集将**总是发生冲突。 （众所周知的示例是Float键集*在小表中保存连续的整数。）
  *因此，我们*应用了一种变换，向下扩展了较高位的影响。在速度，效用和比特扩展*质量之间需要权衡。由于许多常见的哈希集*已经合理地分布了（因此不能从*扩展*中受益），并且由于我们使用树来处理bin中的大量*冲突集，因此我们仅以*最便宜&的方式对一些移位后的位进行XOR运算，减少系统损失，以及*合并最高位的影响，否则由于表的限制，这些位将永远不会在索引计算中使用
  * /
  static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
  }

总结

hashCode的简介
Java 中 Object.hashCode（）的实现
为什么要重写hashCode()？不打破传统规则
HashMap中hashCode方法的重写。
HashMap中hash桶的hash计算。

参考

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Map.html#hashCode()
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Map.html#equals(java.lang.Object)
https://juejin.cn/post/6844903487432556551

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