Java equals 方法深度解析：對象相等比較的規範與陷阱

equals 契約：五大核心規則

Object.equals() 必須滿足：

1. 自反性：x.equals(x) == true
2. 對稱性：x.equals(y) == true ⇒ y.equals(x) == true
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

此外，equals 與 hashCode 必須一致：相等對象哈希碼必須相等。

標準實現模板 (JDK FieldPosition 示例)

public boolean equals(Object obj) {
    if (obj == null) return false;
    if (!(obj instanceof FieldPosition)) return false;
    FieldPosition other = (FieldPosition) obj;
    if (attribute == null) {
        if (other.attribute != null) return false;
    } else if (!attribute.equals(other.attribute)) return false;
    return (beginIndex == other.beginIndex
         && endIndex == other.endIndex
         && field == other.field);
}

instanceof 陷阱：破壞對稱性

看似正確的 instanceof 檢查在繼承場景下會失效：

class MyTest extends FieldPosition {
    int x = 10;
    public MyTest(int x) { super(x); this.x = x; }
    public boolean equals(Object o) {
        if (o == null) return false;
        if (!(o instanceof MyTest)) return false; // 只比較同類
        return ((MyTest)o).x == this.x;
    }
}

// 測試
FieldPosition fp = new FieldPosition(10);
FieldPosition fp1 = new MyTest(10);
System.out.println(fp.equals(fp1));  // true  (父類 instanceof 子類 為 true)
System.out.println(fp1.equals(fp));  // false (子類 instanceof 父類 為 true，但父類非 MyTest)

結果：對稱性被破壞！

根本原因分析

• instanceof 語義："子類是父類的實例" ⇒ 子類 instanceof 父類返回 true。
• 父類 equals 用 instanceof FieldPosition 檢查，子類實例通過檢查，進入字段比較（可能因缺少子類字段而返回 true）。
• 子類 equals 用 instanceof MyTest 檢查，父類實例失敗，直接返回 false。

正確解決方案

方案一：final 類安全使用 instanceof

類聲明 final 時無繼承風險，可放心用 instanceof 優化。

方案二：精確類型比較 (推薦通用做法)

public boolean equals(Object obj) {
    if (this == obj) return true;           // 同一引用快速返回
    if (obj == null) return false;
    if (getClass() != obj.getClass()) return false; // 精確類型匹配
    MyClass other = (MyClass) obj;
    // 比較所有關鍵字段...
    return field1 == other.field1 && Objects.equals(field2, other.field2);
}

關鍵點：使用 getClass() != obj.getClass() 而非 obj.getClass() != MyClass.class，確保子類未覆寫 equals 時也能正確工作（子類實例 getClass() 返回子類 Class，不等於父類 Class，返回 false，避免錯誤比較）。

方案三：可控繼承場景的 getClass 比較

若設計允許子類比較（如值對象），需在父類文檔說明，子類必須覆寫 equals 並調用 super.equals()，但極易出錯，一般不推薦。

最佳實踐總結

1. 覆寫 equals 必須覆寫 hashCode。
2. 優先使用 getClass() 精確類型檢查，除非類是 final。
3. 逐個比較關鍵字段：基本類型用 ==，引用類型用 Objects.equals() (Null 安全)。
4. 使用 IDE 自動生成或 Lombok @EqualsAndHashCode 減少手寫錯誤。
5. 不可變對象適合作為 Map 鍵/Set 元素，確保 equals/hashCode 穩定。