Java中String的hash函数分析

最新推荐文章于 2025-06-19 18:00:40 发布

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#string #java #hashmap #null #equals #eclipse

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本文深入解析Java中字符串的HashCode计算方法，包括其背后的数学原理、使用31作为基数的原因及字符串缓存机制。同时探讨了如何利用这一特性来提高HashMap等集合类的性能。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

JDK6的源码：

    /**
     * Returns a hash code for this string. The hash code for a
     * <code>String</code> object is computed as
     * <blockquote><pre>
     * s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
     * </pre></blockquote>
     * using <code>int</code> arithmetic, where <code>s[i]</code> is the
     * <i>i</i>th character of the string, <code>n</code> is the length of
     * the string, and <code>^</code> indicates exponentiation.
     * (The hash value of the empty string is zero.)
     *
     * @return  a hash code value for this object.
     */
    public int hashCode() {
	int h = hash;
	if (h == 0) {
	    int off = offset;
	    char val[] = value;
	    int len = count;

            for (int i = 0; i < len; i++) {
                h = 31*h + val[off++];
            }
            hash = h;
        }
        return h;
    }

以字符串"123"为例：

字符'1'的ascii码是49

hashCode = （49*31 + 50）*31 + 51

或者这样看：

hashCode=（'1' * 31 + '2' ） * 31 + '3'

可见实际可以看作是一种权重的算法，在前面的字符的权重大。

这样有个明显的好处，就是前缀相同的字符串的hash值都落在邻近的区间。

好处有两点：

1.可以节省内存，因为hash值在相邻，这样hash的数组可以比较小。比如当用HashMap，以String为key时。

2.hash值相邻，如果存放在容器，比好HashSet，HashMap中时，实际存放的内存的位置也相邻，则存取的效率也高。（程序局部性原理）

以31为倍数，原因了31的二进制全是1，则可以有效地离散数据。

最后看下，两个字符串，由Eclipse生成的代码是如何计算hash值的：

public class Name{
	String firstName;
	String lastName;
	@Override
	public int hashCode() {
		final int prime = 31;
		int result = 1;
		result = prime * result
				+ ((firstName == null) ? 0 : firstName.hashCode());
		result = prime * result
				+ ((lastName == null) ? 0 : lastName.hashCode());
		return result;
	}

	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if (this == obj)
			return true;
		if (obj == null)
			return false;
		if (getClass() != obj.getClass())
			return false;
		Name other = (Name) obj;
		if (firstName == null) {
			if (other.firstName != null)
				return false;
		} else if (!firstName.equals(other.firstName))
			return false;
		if (lastName == null) {
			if (other.lastName != null)
				return false;
		} else if (!lastName.equals(other.lastName))
			return false;
		return true;
	}	
}

可见，还是以31为倍数， hashCode = firstName.hashCode() * 31 + lastName.hashCode() 。

BTW：Java的字符串的hash做了缓存，第一次才会真正算，以后都是取缓存值。

eclipse生成的equals函数质量也很高，各种情况都考虑到了。

总结：字符串hash函数，不仅要减少冲突，而且要注意相同前缀的字符串生成的hash值要相邻。