Java hashCode() 與 equals() 核心契約深度解析與最佳實踐

一、equals() 核心規範

Object.equals(Object) 定義物件「邏輯相等」語義，必須滿足 等價關係 五大契約：

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：多次呼叫結果不變（前提欄位未改）
5. 非空性：x.equals(null) == false

標準實作範本

@Override
public boolean equals(Object obj) {
    if (this == obj) return true;           // 同一引用
    if (obj == null) return false;          // 非空性
    if (getClass() != obj.getClass()) return false; // 嚴格類型檢查
    Person other = (Person) obj;
    return Objects.equals(name, other.name) && age == other.age;
}

二、hashCode() 核心契約

1. 一致性：同一物件多次呼叫返回相同值（未修改 equals 依賴欄位）。
2. equals 相等 ⇒ hashCode 相等（強制）。
3. hashCode 相等 ⇏ equals 相等（允許碰撞）。

高效實作範本（Java 7+ Objects.hash）

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(name, age); // 內部用 31 為質數乘法組合
}
// 或手寫（避免創建數組/自動裝箱）
@Override
public int hashCode() {
    int h = name == null ? 0 : name.hashCode();
    h = 31 * h + age;
    return h;
}

三、為什麼「同時覆寫」是鐵律？

場景：放入 HashSet/HashMap/Hashtable

Set set = new HashSet<>();
set.add(new Person("Alice", 20));
set.add(new Person("Alice", 20)); // 邏輯相同

// 若只覆寫 equals()，不覆寫 hashCode()：
// → 兩物件 hashCode 不同 → 落入不同桶位 → set.size() == 2（錯誤！）
// 正確：同時覆寫 → 同桶位 → equals 判定相等 → set.size() == 1

原理：散列容器先比 hashCode 定桶位，再遍歷桶內鏈表/紅黑樹呼叫 equals。若 hashCode 不同，equals 根本不會被調用。

四、非散列容器場景（ArrayList、Vector、單純比較）

• 僅靠 equals 判斷相等，hashCode 可不覆寫（繼承 Object 的身份雜湊碼）。
• 但強烈建議成對覆寫，避免未來誤放入散列容器產生隱性 Bug。

五、常見錯誤模式

六、IDE 自動生成與 Lombok

• IntelliJ/Eclipse：Generate → equals() and hashCode() 可勾選欄位自動生成標準實作。
• Lombok：@EqualsAndHashCode（可指定 of、exclude、callSuper）。

七、總結口訣

equals 相等，hashCode 必同；
進散列容器，雙覆寫硬通。
不變欄位算，質數乘法工；
instanceof 別用，getClass 正統。