Java 重寫 equals 必須同步重寫 hashCode 的原因深度解析

核心契約

Java 規範定義 equals 與 hashCode 的雙向契約：

1. 一致性：若 a.equals(b) == true，則 a.hashCode() == b.hashCode() 必須成立。
2. 非唯一性：hashCode 相等不代表 equals 相等（哈希碰撞）。

為什麼需要 hashCode？

哈希表（HashMap/HashSet）查找流程

1. 計算 key 的 hashCode() 確定桶位置。
2. 在該桶的鏈表/紅黑樹中遍歷，調用 equals() 比較。

若未重寫 hashCode，邏輯相等的對象可能落入不同桶，導致無法命中，破壞集合語義。

String 源碼示例

// equals 逐字符比較
public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) return true;
    if (anObject instanceof String) {
        String another = (String) anObject;
        if (count != another.count) return false;
        char[] v1 = value, v2 = another.value;
        int i = offset, j = another.offset;
        while (count-- != 0) if (v1[i++] != v2[j++]) return false;
        return true;
    }
    return false;
}

// hashCode 多項式滾動哈希
public int hashCode() {
    int h = hash; // 緩存
    if (h == 0) {
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            h = 31 * h + val[off++];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

相同字符串必然產生相同哈希值，滿足契約。

實戰場景：Set 去重

class Student {
    String name; int age;
    // 重寫 equals 比較 name+age
    // 若不重寫 hashCode -> 繼承 Object.hashCode() (基於內存地址)
}

Set set = new HashSet<>();
set.add(new Student("張三", 20));
set.add(new Student("張三", 20)); // 邏輯相同，但 hashCode 不同
// 結果：Set 包含兩個元素！違反去重預期

最佳實踐模板

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

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(name, age); // JDK 7+ 推薦
    // 手動實現：31 * name.hashCode() + age
}

常見誤區

總結

hashCode 是性能優化的關鍵：將 O(n) 線性比較降為 O(1) 桶定位 + 少量 equals。重寫時必須使用相同的業務字段，確保「equals 相等 ⇒ hashCode 相等」。