Java 用自定义类型作为HashMap的键

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 2015/04/07   Share

这是Java中很经典的问题，在面试中也经常被问起。其实很多书或者文章都提到过要重载hashCode()和equals()两个方法才能实现自定义键在HashMap中的查找，但是为什么要这样以及如果不这样做会产生什么后果，好像很少有文章讲到，所以写这么一篇来说明下。

首先，如果我们直接用以下的Person类作为键，存入HashMap中，会发生发生什么情况呢？

public class Person {

    private String id;

    public Person(String id) {
        this.id = id;
    }
}

import java.util.HashMap;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        HashMap<Person, String> map = new HashMap<Person, String>();
        
        map.put(new Person("001"), "findingsea");
        map.put(new Person("002"), "linyin");
        map.put(new Person("003"), "henrylin");
        map.put(new Person("003"), "findingsealy");
        
        System.out.println(map.toString());
        
        System.out.println(map.get(new Person("001")));
        System.out.println(map.get(new Person("002")));
        System.out.println(map.get(new Person("003")));
    }
}

那么输出结果是什么呢？

{Person@6e4d4d5e=henrylin, Person@275cea3=findingsea, Person@15128ee5=findingsealy, Person@4513098=linyin}
null
null
null

我们可以看到，这里出现了两个问题：

在添加的过程中，我们将key=new Person("003")的键值对添加了两次，那么在期望中，HashMap中应该只存在一对这样的键值对，因为key（期望中）是相同的，所以不应该重复添加，第二次添加的value="findingsealy"应该替换掉原先的value="henrylin"。但是在输入中，我们发现期望中的情况并没有出现，而是在HashMap同时存在了value="findingsealy"和value="henrylin"的两个键值对，并且它们的key值还是不相同的，这显然是错误的。
在获取value值时，我们分别用三个Person对象去查找，这三个对象和我们刚刚存入的三个key值（在期望中）是相同的，但是查找出的却是三个null值，这显然也是错误的。

那么，正确的方法其实在很多地方都是被描述过了，直接对Person类进行修改，重载equals和hashCode方法，修改过后的Person类如下：

public class Person {

    private String id;

    public Person(String id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Person person = (Person) o;

        if (id != null ? !id.equals(person.id) : person.id != null) return false;

        return true;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return id != null ? id.hashCode() : 0;
    }
}

那么，当我们重新执行上述的检验程序时，得到的结果如下：

{Person@ba31=findingsea, Person@ba32=linyin, Person@ba33=findingsealy}
findingsea
linyin
findingsealy

可以看到，之前指出的亮点错误都得到了改正。那么，为什么会这样呢？

在HashMap中，查找key的比较顺序为：

计算对象的Hash Code，看在表中是否存在。
检查对应Hash Code位置中的对象和当前对象是否相等。

显然，第一步就是要用到hashCode()方法，而第二步就是要用到equals()方法。在没有进行重载时，在这两步会默认调用Object类的这两个方法，而在Object中，Hash Code的计算方法是根据对象的地址进行计算的，那两个Person("003")的对象地址是不同的，所以它们的Hash Code也不同，自然HashMap也不会把它们当成是同一个key了。同时，在Object默认的equals()中，也是根据对象的地址进行比较，自然一个Person("003")和另一个Person("003")是不相等的。

理解了这一点，就很容易搞清楚为什么需要同时重载hashCode()和equals两个方法了。

重载hashCode()是为了对同一个key，能得到相同的Hash Code，这样HashMap就可以定位到我们指定的key上。
重载equals()是为了向HashMap表明当前对象和key上所保存的对象是相等的，这样我们才真正地获得了这个key所对应的这个键值对。

还有一个细节，在Person类中对于hashCode()的重在方法为：

@Override
public int hashCode() {
    return id != null ? id.hashCode() : 0;
}

这里可能有疑惑的点在于：为什么可以用String类型的变量的Hash Code作为Person类的Hash Code值呢？这样new Person(new String("003"))和new Person(new String("003"))的Hash Code是相等的吗？

来看看以下代码的输出：

System.out.println("findingsea".hashCode());
System.out.println("findingsea".hashCode());
System.out.println(new String("findingsea").hashCode());
System.out.println(new String("findingsea").hashCode());

可以看到四条语句的输出都是相等的，很直观的合理的猜测就是String类型也重载了hashCode()以根据字符串的内容来返回Hash Code值，所以相同内容的字符串具有相同的Hash Code。

同时，这也说明了一个问题：为什么在已知hashCode()相等的情况下，还需要用equals()进行比较呢？就是因为避免出现上述例子中的出现的情况，因为根据对Person类的hashCode()方法的重载实现，Person类会直接用id这个String类型成员的Hash Code值作为自己的Hash Code值，但是很显然的，一个Person("003")和一个String("003")是不相等的，所以在hashCode()相等的情况下，还需要用equals()进行比较。

以下例子可以作为上述说明的佐证：

System.out.println(new Person("003").hashCode()); // 47667
System.out.println(new String("003").hashCode()); // 47667

System.out.println(new Person("003").equals(new String("003"))); // false

以上即是全部。

原文作者: findingsea

原文链接: http://findingsea.github.io/2015/04/07/java-custom-key-in-hashmap/

发表日期: April 7th 2015, 5:53:00 pm

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