《Effective Java》學習筆記（二）：Object 通用方法正確覆寫 — equals、hashCode、toString、clone、compareTo

前言

本文為《Effective Java》第 2 章讀書筆記，專講 java.lang.Object 非 final 方法的正確覆寫規範，是 Java 開發者必修的核心功夫。

第 7 條：覆寫 equals 遵守通用約定

五大約定：

1. 自反性：x.equals(x) == true
2. 對稱性：x.equals(y) == y.equals(x)
3. 傳遞性：x.equals(y) && y.equals(z) → x.equals(z)
4. 一致性：多次調用結果不變（前提對象未修改）。
5. 非空性：x.equals(null) == false

易錯點： 對稱性與傳遞性在繼承中極易破壞。無法在擴展可實例化類並新增屬性的同時保持 equals 約定（除非放寬約定或使用組合）。

高質量 equals 處方：

1. == 檢查同一引用。
2. instanceof 檢查類型（或 getClass() == obj.getClass() 嚴格模式）。
3. 轉型後比較「關鍵域」（業務唯一標識）。
4. 驗證對稱、傳遞、一致。
5. 覆寫 equals 必覆寫 hashCode。
6. 勿過度聰明（如不區分大小寫比較字串），勿依賴不可靠資源（網路、DB）。
7. 參數類型保持 Object，勿改為具體類（違反覆寫簽名）。

替代方案： 組合取代繼承，避開 equals 陷阱。

第 8 條：覆寫 equals 必覆寫 hashCode

否則無法在 HashMap/HashSet 等基於雜湊的集合中正常工作。理想雜湊函數將不等對象均勻分佈。

標準實現模板（Josh Bloch 配方）：

@Override public int hashCode() {
    int result = 17; // 非零常數
    result = 31 * result + (boolField ? 1 : 0);
    result = 31 * result + intField;
    result = 31 * result + (int)(longField ^ (longField >>> 32));
    result = 31 * result + Float.floatToIntBits(floatField);
    long tmp = Double.doubleToLongBits(doubleField);
    result = 31 * result + (int)(tmp ^ (tmp >>> 32));
    result = 31 * result + (objField == null ? 0 : objField.hashCode());
    result = 31 * result + Arrays.hashCode(arrayField);
    return result;
}

• 乘數 31 為質數，位移優化（31*i == (i<<5)-i）。
• 必包含所有 equals 比較的關鍵域，勿為效能排除關鍵域。

第 9 條：總是覆寫 toString()

提供「自我描述」能力，便於除錯、日誌、UI 顯示。格式建議：ClassName[field1=value1, field2=value2]。若類含大量數據或敏感信息，可僅返回摘要。

第 10 條：謹慎覆寫 clone()

clone() 是另一構造器，實現深拷貝極其複雜且危險：

• 實現 Cloneable（標記介面）。
• 調用 super.clone() 獲取淺拷貝。
• 手動深拷貝所有可變欄位（陣列、集合、可變物件）。
• 處理 final 欄位無法修改的限制。

更好替代：拷貝構造器 / 拷貝工廠方法

public Yum(Yum source) { // 拷貝構造器
    this.field = source.field; // 不可變直接賦值
    this.mutableList = new ArrayList<>(source.mutableList); // 可變深拷貝
}
public static Yum newInstance(Yum source) { return new Yum(source); } // 工廠

優點：無拋出受檢異常、無需實現標記介面、類型安全、可轉換實現類型。

第 11 條：考慮實現 Comparable 接口

若類有自然順序（如數值、字串、日期），實現 Comparable<T>，滿足與 equals 一致的自反、對稱、傳遞、一致約定。配合 Collections.sort()、TreeSet/TreeMap、Arrays.sort() 等標準算法無縫協作。

總結

正確覆寫 Object 方法是專業 Java 開發者的分水嶺。遵循約定、使用標準模板、偏向拷貝構造器而非 clone、實現 Comparable 以賦能標準庫，能寫出健壯、高效、可維護的類。