有效和正确定义hashCode() 和equals()
每个Java对象都有hashCode()和 equals()方法。许多类忽略（Override)这些方法的缺省实施,
以在对象实例之间提供更深层次的语义可比性。在Java理念和实践这一部分，Java开发人
员Brian Goetz向您介绍在创建Java类以有效和准确定义hashCode()和equals()时应遵循的
规则和指南。您可以在讨论论坛与作者和其它读者一同探讨您对本文的看法。(您还可以点击
本文顶部或底部的讨论进入论坛。)
虽然Java语言不直接支持关联数组 -- 可以使用任何对象作为一个索引的数组 -- 但在根
Object类中使用hashCode()方法明确表示期望广泛使用HashMap(及其前辈Hashtable)。理想
情况下基于散列的容器提供有效插入和有效检索；直接在对象模式中支持散列可以促进基
于散列的容器的开发和使用。
定义对象的相等性
Object类有两种方法来推断对象的标识：equals()和hashCode()。一般来说，如果您忽略了其
中一种，您必须同时忽略这两种，因为两者之间有必须维持的至关重要的关系。特殊情况是
根据equals() 方法，如果两个对象是相等的，它们必须有相同的hashCode()值(尽管这通常
不是真的) 。
特定类的equals()的语义在Implementer的左侧定义；定义对特定类来说equals()意味着什么
是其设计工作的一部分。Object 提供的缺省实施简单引用下面等式：
public boolean equals(Object obj) { return (this == obj); }
在这种缺省实施情况下，只有它们引用真正同一个对象时这两个引用才是相等的。同样，
Object提供的hashCode()的缺省实施通过将对象的内存地址对映于一个整数值来生成。由于
在某些架构上，地址空间大于int值的范围，两个不同的对象有相同的hashCode()是可能的。
如果您忽略了hashCode()，您仍旧可以使用System.identityHashCode()方法来接入这类缺省
值。
忽略 equals() -- 简单实例
缺省情况下，equals()和hashCode()基于标识的实施是合理的，但对于某些类来说，它们希
望放宽等式的定义。例如， Integer 类定义equals() 与下面类似：
public boolean equals(Object obj) {
return (obj instanceof Integer
&& intValue() == ((Integer) obj).intValue());
}
在这个定义中，只有在包含相同的整数值的情况下这两个Integer对象是相等的。结合将不
可修改的Integer，这使得使用Integer作为HashMap中的关键字是切实可行的。这种基于值
的Equal 方法可以由Java 类库中的所有原始封装类使用，如Integer、Float、Character 和
Boolean以及String(如果两个String对象包含相同顺序的字符，那它们是相等的)。由于这些
类都是不可修改的并且可以实施hashCode()和equals()，它们都可以做为很好的散列关键字。
为什么忽略 equals() 和hashCode()?
如果Integer不忽略equals() 和 hashCode()情况又将如何?如果我们从未在HashMap或其它
基于散列的集合中使用Integer 作为关键字的话，什么也不会发生。但是，如果我们在
HashMap中使用这类Integer对象作为关键字，我们将不能够可靠地检索相关的值，除非我
们在get()调用中使用与put()调用中极其类似的Integer实例。这要求确保在我们的整个程序
中，只能使用对应于特定整数值的Integer对象的一个实例。不用说，这种方法极不方便而
且错误频频。
Object的interface contract要求如果根据 equals()两个对象是相等的，那么它们必须有相同
的hashCode()值。当其识别能力整个包含在equals()中时，为什么我们的根对象类需要
hashCode()？hashCode()方法纯粹用于提高效率。Java平台设计人员预计到了典型Java应用
程序中基于散列的集合类（Collection Class)的重要性--如Hashtable、HashMap和HashSet，
并且使用equals()与许多对象进行比较在计算方面非常昂贵。使所有Java对象都能够支持
hashCode() 并结合使用基于散列的集合， 可以实现有效的存储和检索。
实施equals() 和hashCode() 的需求
实施equals()和 hashCode()有一些限制，Object文件中列举出了这些限制。特别是equals()方
法必须显示以下属性：
Symmetry ： 两个引用， a 和 b,a.equals(b) if and only if b.equals(a)
Reflexivity ： 所有非空引用， a.equals(a)
Transitivity ： If a.equals(b) and b.equals(c), then a.equals(c)
Consistency with hashCode() ： 两个相等的对象必须有相同的hashCode() 值
Object的规范中并没有明确要求equals()和 hashCode() 必须一致 -- 它们的结果在随后的调
用中将是相同的，假设“不改变对象相等性比较中使用的任何信息。”这听起来象“计算的
结果将不改变，除非实际情况如此。”这一模糊声明通常解释为相等性和散列值计算应是对
象的可确定性功能， 而不是其它。
对象相等性意味着什么？
人们很容易满足Object 类规范对equals() 和 hashCode() 的要求。决定是否和如何忽略
equals()除了判断以外，还要求其它。在简单的不可修值类中，如Integer(事实上是几乎所有
不可修改的类)，选择相当明显 -- 相等性应基于基本对象状态的相等性。在Integer情况下，
对象的唯一状态是基本的整数值。
对于可修改对象来说，答案并不总是如此清楚。equals() 和hashCode() 是否应基于对象的标
识(象缺省实施)或对象的状态(象Integer和String)？没有简单的答案 -- 它取决于类的计划
使用。对于象List和Map这样的容器来说，人们对此争论不已。Java类库中的大多数类，包
括容器类， 错误出现在根据对象状态来提供equals() 和hashCode() 实施。
如果对象的hashCode()值可以基于其状态进行更改，那么当使用这类对象作为基于散列的
集合中的关键字时我们必须注意，确保当它们用于作为散列关键字时，我们并不允许更改
它们的状态。所有基于散列的集合假设，当对象的散列值用于作为集合中的关键字时它不会
改变。如果当关键字在集合中时它的散列代码被更改，那么将产生一些不可预测和容易混淆
的结果。实践过程中这通常不是问题 -- 我们并不经常使用象List这样的可修改对象做为
HashMap 中的关键字。
一个简单的可修改类的例子是Point，它根据状态来定义equals()和hashCode()。如果两个
Point 对象引用相同的(x, y)座标，Point的散列值来源于x和y座标值的IEEE 754-bit表示，
那么它们是相等的。
对于比较复杂的类来说，equals()和hashCode()的行为可能甚至受到superclass或interface的
影响。例如，List接口要求如果并且只有另一个对象是List，而且它们有相同顺序的相同的
Elements(由Element上的Object.equals() 定义)，List对象等于另一个对象。hashCode()的需
求更特殊--list 的hashCode() 值必须符合以下计算：
hashCode = 1;
Iterator i = list.iterator();
while (i.hasNext()) {
Object obj = i.next();
hashCode = 31*hashCode + (obj==null ? 0 : obj.hashCode());
}
不仅仅散列值取决于list的内容，而且还规定了结合各个Element的散列值的特殊算法。
(String 类规定类似的算法用于计算String 的散列值。)
编写自己的equals() 和hashCode() 方法
忽略缺省的equals()方法比较简单，但如果不违反对称（Symmetry）或传递性
（Transitivity）需求，忽略已经忽略的equals() 方法极其棘手。当忽略equals()时，您应该总
是在equals()中包括一些Javadoc 注释，以帮助那些希望能够正确扩展您的类的用户。
作为一个简单的例子， 考虑以下类：
class A {
final B someNonNullField;
C someOtherField;
int someNonStateField;
}
我们应如何编写该类的equals() 的方法？ 这种方法适用于许多情况：
public boolean equals(Object other) {
// Not strictly necessary, but often a good optimization
if (this == other)
return true;
if (!(other instanceof A))
return false;
A otherA = (A) other;
return
(someNonNullField.equals(otherA.someNonNullField))
&& ((someOtherField == null)
? otherA.someOtherField == null
: someOtherField.equals(otherA.someOtherField)));
}
现在我们定义了equals()，我们必须以统一的方法来定义hashCode()。一种统一但并不总是
有效的定义hashCode() 的方法如下：
public int hashCode() { return 0; }
这种方法将生成大量的条目并显著降低HashMaps的性能，但它符合规范。一个更合理的
hashCode() 实施应该是这样：
public int hashCode() {
int hash = 1;
hash = hash * 31 + someNonNullField.hashCode();
hash = hash * 31
+ (someOtherField == null ? 0 : someOtherField.hashCode());
return hash;
}
注意：这两种实施都降低了类状态字段的equals()或hashCode()方法一定比例的计算能力。
根据您使用的类，您可能希望降低superclass的equals()或hashCode()功能一部分计算能力。
对于原始字段来说，在相关的封装类中有helper 功能，可以帮助创建散列值，如
Float.floatToIntBits 。
编写一个完美的equals()方法是不现实的。通常，当扩展一个自身忽略了equals()的
instantiable类时，忽略equals()是不切实际的，而且编写将被忽略的equals()方法(如在抽象
类中)不同于为具体类编写equals()方法。关于实例以及说明的更详细信息请参阅Effective
Java Programming Language Guide, Item 7 ( 参考资料) 。
有待改进?
将散列法构建到Java类库的根对象类中是一种非常明智的设计折衷方法 -- 它使使用基于
散列的容器变得如此简单和高效。但是，人们对Java类库中的散列算法和对象相等性的方
法和实施提出了许多批评。java.util中基于散列的容器非常方便和简便易用，但可能不适用
于需要非常高性能的应用程序。虽然其中大部分将不会改变，但当您设计严重依赖于基于散
列的容器效率的应用程序时必须考虑这些因素， 它们包括：
太小的散列范围。使用int而不是long作为hashCode()的返回类型增加了散列冲突的几率。
糟糕的散列值分配。短strings和小型integers的散列值是它们自己的小整数，接近于其它“
邻近”对象的散列值。一个循规导矩（Well-behaved）的散列函数将在该散列范围内更均匀
地分配散列值。
无定义的散列操作。虽然某些类，如String和List，定义了将其Element的散列值结合到一
个散列值中使用的散列算法，但语言规范不定义将多个对象的散列值结合到新散列值中的
任何批准的方法。我们在前面编写自己的equals()和hashCode()方法中讨论的List、String或
实例类A使用的诀窍都很简单，但算术上还远远不够完美。类库不提供任何散列算法的方
便实施， 它可以简化更先进的hashCode() 实施的创建。
当扩展已经忽略了equals()的 instantiable类时很难编写equals()。当扩展已经忽略了equals()
的 instantiable类时，定义equals()的“显而易见的”方式都不能满足equals()方法的对称或
传递性需求。这意味着当忽略equals()时，您必须了解您正在扩展的类的结构和实施详细信
息，甚至需要暴露基本类中的机密字段，它违反了面向对象的设计的原则。
结束语
通过统一定义equals()和hashCode()，您可以提升类作为基于散列的集合中的关键字的使用
性。有两种方法来定义对象的相等性和散列值：基于标识，它是Object提供的缺省方法；
基于状态，它要求忽略equals()和hashCode()。当对象的状态更改时如果对象的散列值发生
变化，确信当状态作为散列关键字使用时您不允许更更改其状态。