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如何在Java中正确地重写equals方法

1.什么是equals方法?我们首先得知道,Object类是Java中所有类的父类(超类/基类),也就是说,在Java中,所有的类都是默认继承自Object类的,换言之,Object类中所实现的方法我们都可以直接拿来用。而equals方法便是Object类所实现的众多方法之一。以下截图自Java11APIObject类的所有方法:1.1equals方法:equals:是Object类中的方法,只能判断引用类型,等下可以带大伙看看jdk源码默认判断的是地址是否相等(因为引用类型变量底层本质就是来存储对象地址

本文目录

    1. 什么是equals方法?

    我们首先得知道,Object类是 Java中所有类的父类(超类/基类),也就是说,在Java中,所有的类都是默认继承自Object类的,换言之,Object类中所实现的方法我们都可以直接拿来用。而equals方法便是Object类所实现的众多方法之一。

    以下截图自Java11 API

    如何在Java中正确地重写equals方法

    Object类的所有方法:

    如何在Java中正确地重写equals方法

    1.1 equals方法:

    • equals:是Object类中的方法,只能判断引用类型,等下可以带大伙看看jdk源码

    • 默认判断的是地址是否相等(因为引用类型变量底层本质就是来存储对象地址的,有C/C++知识的小伙伴应该很了解 ),在子类中往往会重写该方法,用于判断对象的内容是否相等。比如等下会简单了解到的Integer和String(在IDEA里看源码实现 )

    2. 为什么要重写equals方法?

    我们有Object类实现的equals方法能用不就行了?为啥还得重写equals方法呢?这就要看看Object类的equals方法实现机制了。

    如何在Java中正确地重写equals方法

    我们可以清楚地看到,Object类的equals方法底层是用 == 来实现的,也就是说它的用法跟我们平常用来比较基本数据类型的 == 用法一致。我们首先来看一下 == 的语法:

    • == 只能用来比较基本数据类型是否相等,也就是单纯的值比较;

    • == 在比较浮点数的时候也可能存在失效的情况,这是因为浮点数的存储机制跟整型家族不一样,浮点数本身就不能表示一个精确的值(具体原因可自行查看IEEE 754规则,这里不再展开)

    所以我们在单纯的进行基本数据类型的值比较时可以用 == ,而比较引用数据类型就不能这么做,前面有提到,引用数据类型本质上是来引用/存储对象的地址的,所有你完全可以把它当做C/C++的指针来看待(这里杠一句说Java没有指针的,个人觉得只是叫法不同罢了 )
    注: 不要把Java引用跟C++引用搞混了,C++引用其实是指针常量,即int* const,这也是C++的引用只能作为一个变量的别名的原因。

    2.1 举个例子吧~

    比较两个int时可以直接用 == ,当它们相等时结果为true,而当new了两个属性完全一样的对象时,再用 == 来进行比较就会出现错误,如我们所见,明明我们应该想要得到true的,结果却是false
    源码:

    如何在Java中正确地重写equals方法

    运行结果:

    如何在Java中正确地重写equals方法

    到这里,我们应该大致清楚为啥要在比较对象时重写equals方法了,因为Object类提供给我们的不好使~~

    3. 分析equals源码:

    在进行重写之前,我们依旧来看看Java API中的定义:
    public boolean equals(Object obj)
    作用:指示某个其他对象是否“等于”此对象。

    equals方法在非null对象引用上实现等价关系:

    • 自反性 :对于任何非空的参考值x , x.equals(x)应该返回true 。

    • 对称性 :对于任何非空引用值x和y , x.equals(y)应该返回true当且仅当y.equals(x)回报true 。

    • 传递性 :对于任何非空引用值x , y和z ,如果x.equals(y)回报true个y.equals(z)回报true ,然后x.equals(z)应该返回true 。

    • 一致性 :对于任何非空引用值x和y ,多次调用x.equals(y)始终返回true或始终返回false ,前提是未修改对象上的equals比较中使用的信息。

    • 对于任何非空的参考值x , x.equals(null)应该返回false。

    类Object的equals方法实现了对象上最具区别的可能等价关系; 也就是说,对于任何非空引用值x和y ,当且仅当x和y引用同一对象( x == y具有值true )时,此方法返回true 。

    注意:通常需要在重写此方法时覆盖hashCode方法,以便维护hashCode方法的常规协定,该方法声明相等对象必须具有相等的哈希代码。

    如何在Java中正确地重写equals方法

    接下来看看String类中重写的equals方法和Integer类中重写的equals方法:

    如何在Java中正确地重写equals方法

    //String类equals源代码:
    public boolean equals(Object anObject) {
            if (this == anObject) {
                return true;
            }
            if (anObject instanceof String) {
                String anotherString = (String)anObject;
                int n = value.length;
                if (n == anotherString.value.length) {
                    char v1[] = value;
                    char v2[] = anotherString.value;
                    int i = 0;
                    while (n-- != 0) {
                        if (v1[i] != v2[i])
                            return false;
                        i++;
                    }
                    return true;
                }
            }
            return false;
        }

    简单解读一下就是当对比的是同一个对象时,直接返回true,提高效率。当传进来的对象是当前类的实例时,进入进一步的判断,一个for循环依次遍历字符串每一个字符,只要有一个字符不同就返回false。

    继续来看看Integer类的equals源代码:

    如何在Java中正确地重写equals方法

    //Integer类的equals源代码:
     public boolean equals(Object obj) {
            if (obj instanceof Integer) {
                return value == ((Integer)obj).intValue();
            }
            return false;
        }

    Integer类的equals源码简单许多,只要传入的对象是当前类的实例,就进行进一步的判断:当它们的值相等时,就返回true,不相等就返回false。

    这里还是来实际演示一下⑧,就以Integer类为例:

    如何在Java中正确地重写equals方法

    很明显,我们知道Integer类重写了equals方法且是引用类型。当直接用 == 来比较引用类型变量时,结果是false,而用equals判断结果为true。这便很好地说明了重写equals方法的必要性。String类大伙自己验证一哈⑧。

    4. 正确重写equals方法:

    (先说结论,getClass()比instanceof更安全)

    到这里,我们基本把equals方法的各种源码都分析了一遍,接下来就是我们自己要来实现equals方法了。

    这里提供两个比较常见的equals重写方法:

    • 用instanceof实现重写equals方法

    • 用getClass实现重写equals方法

    假设有此场景:

    在已经创建好的长方形类中重写Object类中的equals方法为当长方形的长和宽相等时,返回TRUE,同时重写hashCode方法,重写toString方法为显示长方形的长宽信息。并测试类。

    package com.test10_04;
    
    import java.util.Objects;
    
    class Rectangle {
        private double length;
        private double wide;
    
        public Rectangle() {
            //空实现
        }
        public Rectangle(double length, double wide) {
            setLength(length);
            setWide(wide);
        }
    
        public double getLength() {
            return length;
        }
    
        public void setLength(double length) {
            assert length > 0.0 : "您的输入有误,长方形的长不能小于0";
            this.length = length;
        }
    
        public double getWide() {
            return wide;
        }
    
        public void setWide(double wide) {
            assert wide > 0.0 : "您的输入有误,长方形的宽不能小于0";
            this.wide = wide;
        }
    
        public double area() {
            return this.length * this.wide;
    
        }
        public double circumference() {
            return 2 * (this.wide + this.length);
        }
    
        public boolean equals(Object obj) {
            if (this == obj) { //判断一下如果是同一个对象直接返回true,提高效率
                return true;
            }
            if (obj == null || obj.getClass() != this.getClass()) { //如果传进来的对象为null或者二者为不同类,直接返回false
                return false;
            }
            //也可以以下方法:
    //        if (obj == null || !(obj instanceof Rectangle)) { //如果传进来的对象为null或者二者为不同类,直接返回false
    //            return false;
    //        }
            Rectangle rectangle = (Rectangle) obj; //向下转型
            //比较长宽是否相等,注意:浮点数的比较不能简单地用==,会有精度的误差,用Math.abs或者Double.compare
            return Double.compare(rectangle.length, length) == 0 && Double.compare(rectangle.wide, wide) == 0;
        }
    
        public int hashCode() { //重写equals的同时也要重写hashCode,因为同一对象的hashCode永远相等
            return Objects.hash(length, wide); //调用Objects类,这是Object类的子类
        }
    
        public String toString() {
            return "Rectangle{" + "length=" + length + ", wide=" + wide + '}';
        }
    }
    
    public class TestDemo {
        public static void main(String[] args) {
    
            Rectangle rectangle1 = new Rectangle(3.0, 2.0);
            Rectangle rectangle2 = new Rectangle(3.0, 2.0);
            
            System.out.println(rectangle1.equals(rectangle2));
            System.out.println("rectangle1哈希码:" + rectangle1.hashCode() +
                    "\nrectangle2哈希码:" + rectangle2.hashCode());
            System.out.println("toString打印信息:" + rectangle1.toString());
        }
    }

    具体实现思路在代码中讲的很清楚了,我们这里重点分析一下getClass和instanceof两种实现方法的优缺点:

    如何在Java中正确地重写equals方法

    将代码逻辑简化一下:
    我们就重点看这段简单的代码

    //getClass()版本
    public class Student {
    	private String name;
    	
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    	@Override
    	public boolean equals(Object object){
    		if (object == this)
    			return true;
    		// 使用getClass()判断对象是否属于该类
    		if (object == null || object.getClass() != getClass())
    			return false;
    		Student student = (Student)object;
    		return name != null && name.equals(student.name);
    }
    //instanceof版本
    public class Student {
    	private String name;
    	
        public void setName(String name) {
           this.name = name;
       }
    	@Override
    	public boolean equals(Object object){
    		if (object == this)
    			return true;
    		// 通过instanceof来判断对象是否属于类
    		if (object == null || !(object instanceof Student))
    			return false;
    		Student student = (Student)object;
    		return name!=null && name.equals(student.name);
    	}
    }

    事实上两种方案都是有效的,区别就是getClass()限制了对象只能是同一个类,而instanceof却允许对象是同一个类或其子类,这样equals方法就变成了父类与子类也可进行equals操作了,这时候如果子类重定义了equals方法,那么就可能变成父类对象equlas子类对象为true,但是子类对象equlas父类对象就为false了,如下所示:

    class GoodStudent extends Student {
    
        @Override
        public boolean equals(Object object) {
            return false;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            GoodStudent son = new GoodStudent();
            Student father = new Student();
    
            son.setName("test");
            father.setName("test");
    
    		// 当使用instance of时
            System.out.println(son.equals(father)); // 这里为false
            System.out.println(father.equals(son)); // 这里为true
    
    		// 当使用getClass()时
            System.out.println(son.equals(father)); // 这里为false
            System.out.println(father.equals(son)); // 这里为false	
        }
    }

    注意看这里用的是getClass()

    如何在Java中正确地重写equals方法

    返回值两个都是false,符合我们的预期,(连类都不一样那肯定得为false啊)

    如何在Java中正确地重写equals方法

    而换成instanceof试试看咯:

    如何在Java中正确地重写equals方法

    运行结果:一个为true一个为false,很明显出现问题了。

    如何在Java中正确地重写equals方法

    这里的原因如下:
    instanceof的语法是这样的:
    当一个对象为一个类的实例时,结果才为true。但它还有一个特点就是,如果当这个对象时其子类的实例时,结果也会为true。这便导致了上述的bug。也就是说当比较的两个对象,他们的类是父子关系时,instanceof可能会出现问题。**需要深究的小伙伴可以自己去了解一哈,所以在这里建议在实现重写equals方法时,尽量使用getClass来实现。

    在重写equals方法的同时需要重写hashCode方法。

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