对Java如何判断HashSet和HashMap中相同元素的研究

   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！