为什么在定义hashcode时要使用31这个数呢?

本文探讨了hashCode函数中为何选用31作为基数的原因。从减少哈希冲突、提高算法效率及选择较大系数的角度出发,解析了31的数学特性及其在虚拟机层面的优化。

public int hashCode() {

int h = hash;
int len = count;
if (h == 0 && len > 0) {
int off = offset;
char val[] = value;
for (int i = 0; i < len; i++) {
h = 31*h + val[off++];
}
hash = h;
}
return h;
}

该函数是我看的函数接口源码,为什么要使用31这个数呢?

其实上面的实现也可以总结成数数里面下面这样的公式:

s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]

原因如下:

A.31是一个素数,素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数,那么最终的出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1来整除!。(减少冲突)

B.31可以 由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化.(提高算法效率)

C.选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大,所谓的“冲突”就越少,查找起来效率也会提高。(减少冲突)

D.并且31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。

<think>首先,用户的问题是关于Java中重写equals方法为何必须同重写hashCode方法。我需要基于提供的引用内容来构建回答。 引用内容总结: - 引用[1]:重写equals必须重写hashCode,以确保对象在哈希集合(如HashMap、HashSet)中正确使用。 - 引用[2]:如果不重写hashCode,可能会导致equals相同的对象但hashCode不同,这在哈希集合中会引起问题。 - 引用[3]:两个对象equals返回truehashCode也必须相同;这是Java规范的要求。 - 引用[4]:重写equals必须重写hashCode,以确保相等的对象有相同的哈希值,以便在哈希集合中正常工作。 系统指令: - 所有行内学表达式使用$...$格式,但这个问题是关于Java编程的,可能没有学内容,所以我可以忽略学部分。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段,同样,可能不需要。 - LaTeX语法正确:确保任何公式正确。 - 使用中文回答:整个回答必须是中文。 - 生成相关问题:在回答结束后,生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识:如[^1],[^2]等。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,保证真实可靠。 用户可见层指令: - 回答结构清晰,逐步解决问题。 - 尽量保证回答真实可靠。 我的回答结构: 1. **引言**:解释问题的重要性。 2. **原因解释**:逐步说明为什么必须同重写hashCode。 3. **关键点**:基于引用,解释equals和hashCode的关系。 4. **后果**:如果不重写hashCode会发生什么。 5. **如何正确实现**:简要说明如何重写hashCode。 6. **总结**。 7. **相关问题**:生成相关问题。 生成相关问题: - 基于主题,生成2-3个相关问题。 最终回答格式: - 使用中文。 - 引用标识:当引用特定内容添加[^n]。 - 代码块:如果需要展示代码,使用代码块格式。 由于这个问题是概念性的,不需要代码,但可以引用示例。 内容大纲: 1. **介绍equals和hashCode方法**: - equals方法用于比较对象内容是否相等。 - hashCode方法返回对象的哈希码。 - 在Java中,两者有契约关系。 2. **为什么必须同重写**: - Java规范要求:如果两个对象equals返回true,则它们的hashCode必须相同[^3]。 - 确保在哈希集合中正常工作:如HashMap、HashSet等依赖于hashCode来存储和查找对象[^1][^4]。 - 如果不重写hashCode,可能导致equals相同的对象但hashCode不同,这违反了契约,并可能导致对象在集合中丢失或重复[^2]。 3. **后果示例**: - 例如,在HashSet中,添加两个equals相同但hashCode不同的对象,它们可能被存储在不同的桶中,导致集合中有重复元素[^4]。 4. **如何正确重写**: - 重写hashCode,确保equals相同的对象有相同的hashCode。 - 常用方法:使用对象的字段来计算hashCode,例如使用Objects.hash()方法。 5. **总结**:重写equals必须重写hashCode以维护Java的契约和确保集合类的正确行为。 相关问题: 1. 如何正确重写equals和hashCode方法? 2. 在Java中,hashCode方法的具体实现有哪些最佳实践? 3. 如果不重写hashCode方法,会对程序性能产生什么影响? 确保回答真实可靠:基于提供的引用,这些引用来自可靠来源(如Java文档或常见面试题)。</think>### Java中重写equals方法必须同重写hashCode方法的原因 在Java中,重写`equals`方法**必须**重写`hashCode`方法,这是Java语言规范的核心要求。这一规则确保了对象在哈希集合(如`HashMap`、`HashSet`或`Hashtable`)中能正确工作,并维护了对象相等性的一致性。下面我将逐步解释原因,帮助您彻底理解这一问题。 #### 1. **equals和hashCode方法的契约关系** - Java规定了一个严格的契约:如果两个对象通过`equals`方法比较返回`true`,则它们调用`hashCode`方法返回的哈希码**必须相同**[^3]。反之则不一定成立(哈希码相同的对象不一定equals相同)。 - 这一契约是Java集合框架的基础。例如,`HashMap`在存储键值对,先根据键的`hashCode`确定存储位置(桶),再使用`equals`精确比较键是否相等。如果契约被破坏,集合的行为将不可预测[^1][^4]。 #### 2. **如果不重写hashCode的后果** - **哈希集合失效**:假设只重写了`equals`而未重写`hashCode`,可能导致两个`equals`相同的对象拥有不同的哈希码。在`HashSet`中添加这样的对象,它们可能被分配到不同的桶中,导致集合中出现“重复”元素(违反集合的唯一性)[^2][^4]。 - 示例:定义一个`Person`类,只重写`equals`(基于姓名和年龄),但不重写`hashCode`。如果将两个`equals`相同的`Person`对象添加到`HashSet`,它们可能都被存储(因为哈希码不同),而理论上应被视为同一对象。 - **性能问题**:在`HashMap`中查找键,先通过`hashCode`快速定位桶,再用`equals`确认。如果哈希码不一致,查找可能退化到线性搜索(间复杂度从$O(1)$变为$O(n)$),严重影响性能[^1]。 #### 3. **为什么哈希集合依赖这一契约** - 哈希集合的设计优化了存储和检索效率。`hashCode`提供了对象的“快速摘要”,而`equals`确保精确相等。如果只依赖`equals`,集合需要遍历所有元素比较,效率极低;而`hashCode`将对象分组到桶中,大幅减少比较次[^1][^4]。因此,维护契约是保证集合类正确性和高效性的前提[^3]。 #### 4. **如何正确重写hashCode** - 重写`hashCode`,需确保:如果`a.equals(b) == true`,则`a.hashCode() == b.hashCode()`。常用方法是基于对象的相同字段(用于`equals`比较的字段)计算哈希码。 - 示例实现(使用Java的`Objects.hash`工具类): ```java public class Person { private String name; private int age; @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false; Person person = (Person) obj; return age == person.age && Objects.equals(name, person.name); } @Override public int hashCode() { return Objects.hash(name, age); // 基于name和age字段计算哈希码 } } ``` - 这里,`Objects.hash`自动生成一致的哈希码,确保契约被遵守[^2][^4]。 #### 总结 重写`equals`必须重写`hashCode`,主要是为了维护Java的对象相等性契约,确保哈希集合类(如`HashMap`)能正确、高效地工作。如果忽略这一规则,程序可能出现逻辑错误(如集合中重复元素)或性能下降。在面向对象设计中,这被视为最佳实践,也是Java面试中的高频考点[^1][^3][^4]。
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