我在面试初级Java开发的时候，经常被问到：你有没有重写过hashcode方法？很多考生直接说没写。我想，也许真的不是我写的，于是又问了一个问题来确认一下：你在使用HashMap的时候，是不是漏掉了关键部分的自定义对象？这时候考生说算了，所以两个问题的答案是矛盾的。最近问了下，这个问题一般都不太好回答，所以这篇文章我就简单的从哈希表入手，描述HashMap的数据存储规则，让大家自然而然的知道上面这个问题的答案。#1.使用Hash算法了解HashMap对象的效率。先回顾一下数据结构中的一个知识点：在一个长度为n（假设为10000）的线性表（假设为ArrayList）中，存储的是无序数；如果我们要找一个指定的数，就得从头遍历到尾。平均搜索次数为n除以2（此处为5000）。我们再观察一下Hash表（这里的Hash表纯粹是一个数据结构的概念，与Java无关）。它的平均搜索次数接近1，而且成本非常小。关键是在Hash表中，其存储的数据及其存储位置是与Hash函数相关联的。我们假设一个哈希函数是x*x%5。当然，实际情况中不可能使用这么简单的Hash函数。我们这里纯粹是为了图解方便，Hash表是一个长度为11的线性表，如果我们要把6放进去，那么我们先用Hash函数计算6，结果是1，所以我们把6放到索引号为1的位置。同理，如果我们要放数字7，经过Hash函数计算后，7的结果是4，那么就把它放到索引号为1的位置。index为4，这个效果如下图所示。这样做的好处非常明显。比如我们要找元素6，可以先通过Hash函数计算出6的索引位置，然后直接从1号索引开始找。但是，我们会遇到“哈希值冲突”的问题。例如，经过Hash函数计算后，7和8的Hash值是一样的。为此，JavaHashMap对象使用了“链地址法”的解决方案。结果如下图。具体方法是为所有Hash值为i的对象建立一个同义词列表。假设我们在放入8的时候，发现4号位置已经被占用了，那么我们就新建一个链表节点，放入8中。同理，如果我们要找8，那么我们发现4号索引是不是8，那么我们就顺着链表依次查找。虽然我们还是不能完全避免Hash值冲突的问题，但是Hash函数的设计是合理的，还是可以保证同义词列表的长度控制在一个合理的范围内。这里所说的理论知识并不是漫无目的的。在后面的文字中你可以清楚的了解到重写hashCode方法的重要性。#2.为什么要重写equals和hashCode方法当我们使用HashMap存储自定义类时，如果不重写这个自定义类的equals和hashCode方法，结果会和我们预期的不一样。让我们看一下示例WithoutHashCode.java。在第2到18行，我们定义了一个Key类；第3行定义了一个唯一的属性id。目前我们先注释掉第9行的equals方法和第16行的hashCode方法，在main函数的22行和23行定义了两个Key对象，这两个对象的id都为1，就好像是两把相同的钥匙，可以打开同一扇门。在第24行，我们通过泛型创建了一个HashMap对象。它的key部分可以存放Key类型的对象，value部分可以存放String类型的对象。在第25行，我们通过put方法将k1和一串字符放入hm中；在第26行，我们要使用k2从HashMap中获取值；这就像我们想用钥匙k1锁门，用k2开门。这是符合逻辑的，但是从目前的结果来看，第26行返回的结果并不是我们想象中的字符串，而是null。有两个原因——没有重写。一是hashCode方法没有改写，二是equals方法没有改写。当我们将k1放入HashMap时，首先会调用Key类的hashCode方法计算出它的哈希值，然后将k1放入哈希值所指示的内存位置。关键是我们没有在Key中定义hashCode方法。这里仍然调用了Object类的hashCode方法（所有类都是Object的子类），Object类的hashCode方法返回的hash值其实就是k1对象的内存地址（假设为1000）。如果再调用hm.get(k1)，那么我们会再次调用hashCode方法（仍然返回k1的地址1000），然后我们就可以根据得到的hash值快速找到k1。但是我们这里的代码是hm.get(k2)。当我们调用Object类的hashCode方法（因为在Key中没有定义）计算k2的hash值时，实际上得到的是k2的内存地址（假设为2000）。由于k1和k2是两个不同的对象，它们的内存地址一定不能相同，也就是说它们的hash值一定不同，这就是为什么我们不能用k2的hash值来得到k1的原因。当我们去掉第16行和第17行的hashCode方法的注释时，会发现它返回的是id属性的hashCode值，其中k1和k2的id都是1，所以它们的hash值是相等的。让我们纠正保存k1并再次取k2的动作。在存储k1的时候，是根据它的id的hash值，假设这个是100，把k1这个对象放到对应的位置。取k2时，先计算它的hash值（由于k2的id也是1，所以这个值也是100），然后到这个位置去找。但是结果会出乎我们的意料：第100位已经有了k1，但是第26行的输出结果还是null。原因是Key对象的equals方法没有被重写。HashMap使用链地址的方式来处理冲突，也就是说在100位置，可能有多个对象以链表的形式存储。他们通过hashCode方法返回的hash值都是100，当我们通过k2的hashCode查找到100的位置时，确实会得到k1。但是，k1可能只和k2有相同的hash值，但不一定等于k2（k1和k2这两把钥匙不一定能打开同一扇门）。这时候就需要调用Key对象的equals方法来判断两个key是否相等。由于我们没有在Key对象中定义equals方法，系统不得不调用Object类的equals方法。由于Object的固有方法是根据两个对象的内存地址来判断的，所以k1和k2肯定是不相等的，这也是为什么在第26行通过hm.get(k2)获取到的还是null。解决这个问题，我们需要取消注释第9到14行的equals方法。在这个方法中，只要两个对象都是Key类型并且它们的id相等，它们就相等。#3.面试题的解释由于HashMap在项目中经常用到，所以面试的时候肯定会问这个问题。您是否覆盖了hashCode方法？你在使用HashMap的时候有没有重写hashCode和equals方法？你怎么写的？可以更改对象的哈希码吗？根据出题结果，我发现初级程序员普遍对这个知识点把握不好。重申一下，如果你想在HashMap的“键”部分存储一个自定义对象，你必须在这个对象中使用自己的equals和hashCode方法覆盖Object中的同名方法。
