问题

3. 为什么 HashMap 需要重写 hashCode() 和 equals() 方法？

标准答案

在 HashMap 中，hashCode() 和 equals() 方法用于确定 key 在数组中的存储位置，并在哈希冲突时正确匹配 key。

• hashCode() 决定 key 的哈希值，并通过 (n - 1) & hash 计算存储位置。
• equals() 用于比较 key 是否相等，保证 HashMap 在哈希冲突时能正确匹配 key，而不会误判不同 key。

如果 hashCode() 或 equals() 没有正确重写，可能导致 相同对象存储到不同位置、不同对象被误认为相同、get() 失败、数据丢失等问题。

答案解析

1. HashMap 的存取流程

HashMap 通过 哈希函数 + 数组 + 链表（或红黑树） 存储键值对，存取过程如下：

1. 计算 key 的 hashCode()，用 (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16) 计算哈希值，减少冲突。
2. 计算 key 的存储索引，用 (n - 1) & hash 确定数组索引。
3. 插入 key-value：
   • 如果桶为空，直接插入。
   • 如果桶不为空，则遍历链表/红黑树：
     • equals() 判断 key 是否已存在，相等则更新 value。
     • 否则插入到链表尾部或转换为红黑树。
4. 查找 key 时：
   • 先通过 hashCode() 定位桶。
   • 再通过 equals() 遍历该桶的链表/红黑树查找 key。

2. 为什么 hashCode() 需要重写？

• hashCode() 直接影响 key 的 存储位置，如果不同对象的 hashCode() 相同，容易导致 哈希冲突，影响 HashMap 性能。
• 默认的 Object.hashCode() 可能不适用于自定义对象。例如：

  class User {
      String name;
  }
  

  由于 User 没有重写 hashCode()，它默认使用 Object.hashCode()，不同 User 对象即使 name 相同，也会有不同的 hashCode()，导致 HashMap 认为它们是不同 key。

✅ 正确写法：

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(name);
}

❌ 错误写法：

@Override
public int hashCode() {
    return 1;  // 导致所有 key 产生相同哈希值，退化为链表，查询性能降至 O(n)
}

3. 为什么 equals() 需要重写？

• equals() 用于 哈希冲突后，确定 key 是否相等，确保 get() 时能正确找到 key。
• 如果 equals() 没有正确实现，可能导致 相同 key 被认为不同，导致 put() 重复插入，get() 失败。

✅ 正确写法：

@Override
public boolean equals(Object obj) {
    if (this == obj) return true;
    if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
    User user = (User) obj;
    return Objects.equals(name, user.name);
}

❌ 错误写法（忽略 null 或类型转换错误）：

@Override
public boolean equals(Object obj) {
    return this == obj;  // 只判断内存地址，不符合业务需求
}

4. HashMap 的常见问题

❌ 常见误区

1. 误认为 hashCode() 唯一就不需要 equals()

   • 错误示例：

     @Override
     public int hashCode() {
         return id; // 仅使用 ID
     }
     

   • **问题：**如果 equals() 未重写，HashMap 仍然无法正确判断 key 是否相等，导致数据重复插入。

2. 误认为 hashCode() 相同的对象一定相等

   • 由于哈希冲突，不同对象可能有相同的 hashCode()，但 equals() 仍需判断是否真的相等。

3. 误认为 put() 方法会自动去重

   • put() 依赖 equals() 判断 key 是否已存在，否则可能导致重复 key 仍然插入。

深入追问

🔹 为什么 hashCode() 不能直接返回对象地址？
🔹 为什么 HashMap 不能只使用 hashCode() 进行 key 查找？
🔹 hashCode() 和 equals() 如何优化 HashMap 的查询性能？
🔹 如果 hashCode() 计算过于复杂，会对 HashMap 造成什么影响？

相关面试题

• hashCode() 和 equals() 的默认实现是什么？
• hashCode() 和 equals() 违反一致性时会导致什么问题？
• HashMap 在高并发下如何保证数据一致性？
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