Java 核心筆記：hashCode/equals 契約與 I/O 流體系

記錄 Java 基礎核心知識點：hashCode/equals 協議、哈希表原理、I/O 流分類、緩衝機制、文件讀取最佳實踐。

hashCode 與 equals 深度解析

核心契約

1. 一致性： a.equals(b) → a.hashCode() == b.hashCode()
2. 非對稱性： hashCode 相等 ≠ equals 相等（哈希碰撞）
3. 重寫原則： 覆寫 equals 必須覆寫 hashCode

JVM 內部機制

• Object.hashCode()：通常基於對象地址（Native 實現）
• 哈希表（HashMap/HashSet）存取流程：
  1. 計算 key.hashCode()
  2. 定位桶索引：(n-1) & hash
  3. 桶內鏈表/紅黑樹遍歷，調用 equals() 精確匹配
• 自定義類作 Key 必須重寫雙方法，否則按引用比較導致「邏輯相等但無法查找」

常見實現模式

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

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(id, name); // JDK 7+ 推薦
}

I/O 流體系全景

緩衝：性能分水嶺

// 無緩衝：每次 1 字節系統調用，極慢
while (in.read() != -1) count++;  // 64KB 文件 → 64K 次調用

// 有緩衝：批量讀入內存數組，用戶態拷貝
try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file))) {
    byte[] buf = new byte[8192];
    int len;
    while ((len = bis.read(buf)) != -1) count += len; // 64KB → 8 次調用
}

緩衝原理

• 內部維護 byte[]/char[] 緩衝區（默認 8KB）
• 系統調用填滿緩衝區，後續 read() 直接從數組拷貝
• BufferedReader.readLine() 按行讀取，極大簡化文本處理

文件讀取最佳實踐

// JDK 7+ try-with-resources 確保關閉
public long fileLength(Path path) throws IOException {
    try (InputStream in = Files.newInputStream(path)) {
        byte[] buf = new byte[8192];
        long count = 0;
        int len;
        while ((len = in.read(buf)) != -1) count += len;
        return count;
    }
}

// 大文件複製
Files.copy(src, dst, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

// 文本逐行處理
Files.lines(path, StandardCharsets.UTF_8)
     .filter(line -> !line.startsWith("#"))
     .forEach(System.out::println);

避坑清單

• ❌ 字節流直接轉 String：new String(bytes) 隱式用平台默認編碼 → 亂碼
• ❌ 忘記 close()：文件句柄洩漏、數據未刷新、鎖佔用
• ❌ 循環中創建流對象：重複打開同一文件
• ✅ 統一指定 StandardCharsets.UTF_8
• ✅ 善用 Files / Paths (NIO.2) 簡化代碼