为什么在迭代一个具有多个值的桶的情况下调用一次 hashCode() ？答案

【问题标题】：Why is hashCode() called once in case of iterating through one bucket with multiply values?为什么在迭代一个具有多个值的桶的情况下调用一次 hashCode() ？
【发布时间】：2019-10-10 09:26:02
【问题描述】：

我有以下课程

public class Animal {

    private int hash;

    public Animal(int hash) {
        this.hash = hash;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        System.out.println(hash);
        return hash;
    }
}

还有这段代码

    public static void main(String[] args) {
        Map<Animal, Integer> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            map.put(new Animal(16 * i), i);
        }

        Animal an = new Animal(16*4);
        map.put(an, 1);

        for (int i = 5; i < 9; i++) {
            map.put(new Animal(16 * i), i);
        }
        Integer value = map.get(an);
    }

据我了解，所有这些值都应该放在一个存储桶中（由于它们的哈希码）。在最后一次调用map.get(an) 时，hashCode() 仅被调用一次（根据控制台），但在遍历存储桶并找到具有正确 hashCode() 的条目时不应该多次调用它吗？

EDIT1：如果我实现equals（带有控制台日志记录），它也不会被调用（再次根据控制台），只有当有两个具有 same 哈希码的对象时才会调用它（例如，如果我将它添加到我的代码 map.put(new Animal(16*3), 4);，并且在这种情况下，hashCode() 在从地图中获取对象时被调用两次。

【问题讨论】：

请注意，您没有实现equals。
为什么你认为它们都应该在同一个桶中？您创建的 Animal 实例的 hashCode 值大多不同，为什么它们会有哈希冲突？
除此之外：HashMap 缓存了它存储的键的哈希码，因此它只需要在添加键时调用一次hashCode。
@JoachimSauer index_of_bucket= hashCode(key) & (n-1), 我的 hashCodes 是 0, 16, 32 ... 而 n (map 的大小) 默认是 16
@BogdanTimofeev：这不是 Java HashMap 使用哈希的方式，它实际上在使用它之前对其进行了操作。检查您最喜欢的 JVM 实现中的私有 HashMap.hash(Object) 方法。

标签： java equals hashcode

【解决方案1】：

单个存储桶可能包含具有不同hashCode 的键，并将相关存储桶的键的hashCode 与您正在添加/搜索的键进行比较。但是hashCode是缓存在Map.Entry中的，所以对于已经在Entrys中的Entrys，不需要调用key的hashCode方法：

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K,V> next;

    Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
        this.hash = hash; // here the hash code is cached
        this.key = key;
        this.value = value;
        this.next = next;
    }
    ...
}

不过，这是一个实现细节。

您可以在此处查看用于定位给定hash 和key 的Entry 的代码：

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
        if (first.hash == hash && // <--- here a cached hash is compared to hash
            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return first;
        if ((e = first.next) != null) {
            if (first instanceof TreeNode)
                return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
            do {
                if (e.hash == hash &&  // <--- here a cached hash is compared to hash
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    return null;
}

hash 与缓存的键的hash 值进行比较，这意味着无需再次调用hashCode()。

【讨论】：

【解决方案2】：

不，哈希码用于查找存储桶，这需要一次调用 hashcode（在 map.get(an) 的参数上调用）。

然后将桶中的元素与equals() 进行比较以找到正确的对象。

【讨论】：

equals 也没有被调用（参见我的编辑 1），看起来根本没有碰撞
@BogdanTimofeev 好吧，如果没有必要，它不会被调用。这个问题是关于碰撞还是关于何时使用equals() 和hashCode()？

【解决方案3】：

每个人都已经回答了这个问题。我想从 HashMap 中捕获代码以提供更多信息

当我们从 Map 调用 .put 时，它们在内部首先调用 hashKey

在 hash() 方法中，你会看到 hashCode() 被调用了。

然后在 putVal 方法中，有几个地方 equals 被调用如下

这就是为什么我们会多次调用 hashCode()。

如果您需要了解更多，请查看此链接https://github.com/frohoff/jdk8u-jdk/blob/master/src/share/classes/java/util/HashMap.java以了解HashMap的实现

【讨论】：

【解决方案4】：

您最多可以期望hashCode() 被调用。调用次数是HashMap 的实现细节，您不应期望任何特定行为，也不应期望观察到的行为是稳定的。由于hashCode() 的实现方式可能不同，甚至代价高昂，因此只调用一次是合理的选择，即使需要多次调用，也可以使用返回值而不是新调用hashCode()。但这只是猜测，不应该假设。

【讨论】：

【解决方案5】：

一旦确定了存储桶，HashMap 将使用 .eqauls 来确定与提供的对象匹配的链表节点。查看实现：

/**
 * Implements Map.get and related methods
 *
 * @param hash hash for key
 * @param key the key
 * @return the node, or null if none
 */
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
        if (first.hash == hash && // always check first node
            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return first;
        if ((e = first.next) != null) {
            if (first instanceof TreeNode)
                return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
            do {
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    return null;
}

【讨论】：

【解决方案6】：

map.put(new Animal(16 * i), i);

当您这样做时，Animal 对象是键，其哈希值将是值 i 的存储桶。可以把它想象成 Animal 对象甚至没有存储在地图中。

当您添加所有 9 个项目时，具有值的存储桶为 0,16,32,48,...,(16*8)

当您执行map.get(aa) 时，an 的哈希值从 an 对象返回，即 64。

tl;dr 所有对象都属于不同的桶（因为它们的 hashValues 不同）

【讨论】：