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对Java如何判断HashSet和HashMap中相同元素的研究

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作者 正文
   发表时间:2010-11-02   最后修改:2010-11-04
   HashSet和HashMap一直都是JDK中最常用的两个类,HashSet要求不能存储相同的对象,HashMap要求不能存储相同的键。
    那么Java运行时环境是如何判断HashSet中相同对象、HashMap中相同键的呢?当存储了“相同的东西”之后Java运行时环境又将如何来维护呢?

    在研究这个问题之前,首先说明一下JDK对equals(Object obj)和hashcode()这两个方法的定义和规范:
    在Java中任何一个对象都具备equals(Object obj)和hashcode()这两个方法,因为他们是在Object类中定义的。
equals(Object obj)方法用来判断两个对象是否“相同”,如果“相同”则返回true,否则返回false。
hashcode()方法返回一个int数,在Object类中的默认实现是“将该对象的内部地址转换成一个整数返回”。
    接下来有两个个关于这两个方法的重要规范(我只是抽取了最重要的两个,其实不止两个):
规范1:若重写equals(Object obj)方法,有必要重写hashcode()方法,确保通过equals(Object obj)方法判断结果为true的两个对象具备相等的hashcode()返回值。说得简单点就是:“如果两个对象相同,那么他们的hashcode应该相等”。不过请注意:这个只是规范,如果你非要写一个类让equals(Object obj)返回true而hashcode()返回两个不相等的值,编译和运行都是不会报错的。不过这样违反了Java规范,程序也就埋下了BUG。
规范2:如果equals(Object obj)返回false,即两个对象“不相同”,并不要求对这两个对象调用hashcode()方法得到两个不相同的数。说的简单点就是:“如果两个对象不相同,他们的hashcode可能相同”。
     根据这两个规范,可以得到如下推论:
1、如果两个对象equals,Java运行时环境会认为他们的hashcode一定相等
2、如果两个对象不equals,他们的hashcode有可能相等。
3、如果两个对象hashcode相等,他们不一定equals。
4、如果两个对象hashcode不相等,他们一定不equals。
    
    这样我们就可以推断Java运行时环境是怎样判断HashSet和HastMap中的两个对象相同或不同了。我的推断是:先判断hashcode是否相等,再判断是否equals。


    测试程序如下:首先我们定义一个类,重写hashCode()和equals(Object obj)方法
class A {

	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		System.out.println("判断equals");
		return false;
	}

	@Override
	public int hashCode() {
		System.out.println("判断hashcode");
		return 1;
	}
}

然后写一个测试类,代码如下:
public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		Map<A,Object> map = new HashMap<A, Object>();
		map.put(new A(), new Object());
		map.put(new A(), new Object());
		
		System.out.println(map.size());
	}
	
}

     运行之后打印结果是:
   
    判断hashcode
    判断hashcode
    判断equals
    2


    可以看出,Java运行时环境会调用new A()这个对象的hashcode()方法。其中:
打印出的第一行“判断hashcode”是第一次map.put(new A(), new Object())所打印出的。
接下来的“判断hashcode”和“判断equals”是第二次map.put(new A(), new Object())所打印出来的。

     那么为什么会是这样一个打印结果呢?我是这样分析的:
     1、当第一次map.put(new A(), new Object())的时候,Java运行时环境就会判断这个map里面有没有和现在添加的 new A()对象相同的键,判断方法:调用new A()对象的hashcode()方法,判断map中当前是不是存在和new A()对象相同的HashCode。显然,这时候没有相同的,因为这个map中都还没有东西。所以这时候hashcode不相等,则没有必要再调用equals(Object obj)方法了。参见推论4(如果两个对象hashcode不相等,他们一定不equals)
     2、当第二次map.put(new A(), new Object())的时候,Java运行时环境再次判断,这时候发现了map中有两个相同的hashcode(因为我重写了A类的hashcode()方法永远都返回1),所以有必要调用equals(Object obj)方法进行判断了。参见推论3(如果两个对象hashcode相等,他们不一定equals),然后发现两个对象不equals(因为我重写了equals(Object obj)方法,永远都返回false)。
     3、这时候判断结束,判断结果:两次存入的对象不是相同的对象。所以最后打印map的长度的时候显示结果是:2。



    改写程序如下:
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


class A {

	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		System.out.println("判断equals");
		return true;
	}

	@Override
	public int hashCode() {
		System.out.println("判断hashcode");
		return 1;
	}
}


public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		Map<A,Object> map = new HashMap<A, Object>();
		map.put(new A(), new Object());
		map.put(new A(), new Object());
		
		System.out.println(map.size());
	}
	
}

    运行之后打印结果是:
  
    判断hashcode
    判断hashcode
    判断equals
    1
  

   
     显然这时候map的长度已经变成1了,因为Java运行时环境认为存入了两个相同的对象。原因可根据上述分析方式进行分析。

    以上分析的是HashMap,其实HashSet的底层本身就是通过HashMap来实现的,所以他的判断原理和HashMap是一样的,也是先判断hashcode再判断equals。

    所以:写程序的时候应尽可能的按规范来,不然在不知不觉中就埋下了bug!
    
   发表时间:2010-11-06  
你还没弄清楚吧 可以看看souce
HashMap是个红黑树 hash值有冲突的时候java是用linkedlist来处理的
就是说同一个hash值有一个linkedlist, 每次从头插入
hashCode和equals的关系 你的读Object里面的注释就行了 那里有个contract
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   发表时间:2010-11-07  
的确不错。如果要对基础有深刻的认识,可以现场再从新听一下相关内容。孙鑫老师正在播放最新java视频。
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   发表时间:2010-11-08  
yiyidog125 写道
你还没弄清楚吧 可以看看souce
HashMap是个红黑树 hash值有冲突的时候java是用linkedlist来处理的
就是说同一个hash值有一个linkedlist, 每次从头插入
hashCode和equals的关系 你的读Object里面的注释就行了 那里有个contract

这篇文章不是研究HashMap的底层数据结构,是研究Java如何判断HashMap中的相同键。
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   发表时间:2010-11-10   最后修改:2010-11-10
f543711700 写道
yiyidog125 写道
你还没弄清楚吧 可以看看souce
HashMap是个红黑树 hash值有冲突的时候java是用linkedlist来处理的
就是说同一个hash值有一个linkedlist, 每次从头插入
hashCode和equals的关系 你的读Object里面的注释就行了 那里有个contract

这篇文章不是研究HashMap的底层数据结构,是研究Java如何判断HashMap中的相同键。



I quote yours " 那么为什么会是这样一个打印结果呢?我是这样分析的:
     1、当第一次map.put(new A(), new Object())的时候,Java运行时环境就会判断这个map里面有没有和现在添加的 new A()对象相同的键,判断方法:调用new A()对象的hashcode()方法,判断map中当前是不是存在和new A()对象相同的HashCode。显然,这时候没有相同的,因为这个map中都还没有东西。所以这时候hashcode不相等,则没有必要再调用equals(Object obj)方法了。参见推论4(如果两个对象hashcode不相等,他们一定不equals)
     2、当第二次map.put(new A(), new Object())的时候,Java运行时环境再次判断,这时候发现了map中有两个相同的hashcode(因为我重写了A类的hashcode()方法永远都返回1),所以有必要调用equals(Object obj)方法进行判断了。参见推论3(如果两个对象hashcode相等,他们不一定equals),然后发现两个对象不equals(因为我重写了equals(Object obj)方法,永远都返回false)。
     3、这时候判断结束,判断结果:两次存入的对象不是相同的对象。所以最后打印map的长度的时候显示结果是:2。"

I was just trying to tell you, instead of imagine how it works, you can delve into the source codes to see what actually happens. Think about it.
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   发表时间:2010-11-10  
不要争论了,关于HashMap的数据结构和源码,我的这篇帖子已经对源码作了清楚的分析,看看就知道了
http://www.iteye.com/topic/754887#1656313
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