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hashcode_and_equals.md

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Java == 运算符

在 Java 程序设计语言中，== 是一枚运算符，用于比较其左右两个操作数是否相等。被比较操作数的数据类型必须相同，同为基本数据类型（及其包装类）或引用数据类型。

  • 基本数据类型：比较数值是否相等。

  • 引用数据类型：比较地址值是否相等。

Java equals() 方法

在 Java 程序设计语言中，没有操作符重载这一特性，判断两个对象是否相等，不能简单地使用==操作符。Java 中的每个对象都带有一枚equals()方法，该方法的作用是：判断两个对象是否相等。

Java 对象equals()方法定义在java.lang.Object中，所有 Java 类都拥有equals()方法，所有类都可以通过该方法比较两个对象是否相等。其默认实现等价于==操作符：通过比较两个对象的地址值来判断对象是否相等。

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

代码清单：Object.equals()方法

如果我们不希望按照地址值进行判断，而是依据其他判断逻辑（如：若两个对象的内容相等，则对象相等），则需要@Override覆写equals()方法。

覆写equals()方法应遵循的几项原则：

  • 自反性：对于任何非空引用值x，x.equals(x)都应返回true。

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

  • 传递性：对于任何非空引用值x、y、z，如果x.equals(y)返回true，并且y.equals(z)返回 true，那么x.equals(z)应返回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，前提是对象equals()比较所使用的信息未被修改。

  • 非空性：对于任何非空引用值x，x.equals(null)都应返回false。

Java hashCode() 方法

Java 对象的hashCode()方法用于获取对象的哈希散列码，返回值是一个int带符号整型数。

Java 对象hashCode()方法定义在java.lang.Object中，所有 Java 类都拥有hashCode()方法，该方法主要在 Java 哈希散列表中被使用（如：HashMap、Hashtable）。

如果自定义 Java 类覆写了equals()方法，那么也应该覆写hashCode()方法。

HotSpot VM hashCode() 源码

最新版 HotSpot VM hashCode()源码分布在以下位置。

  • src/hotspot/share/runtime/globals.hpp

  • src/hotspot/share/runtime/synchronizer.cpp

  • src/hotspot/share/runtime/thread.cpp

最新版 HotSpot VM hashCode()通过和当前线程有关的一个随机数 + 三个确定值，运用 Marsaglia's xor-shift scheme 随机数算法得到一个新随机数。xor-shift 是由 George Marsaglia 发现的一类伪随机数生成器，其通过移位和与或计算，能够在计算机上以极快的速度生成伪随机数序列。

Marsaglia's xor-shift scheme 论文：https://www.jstatsoft.org/article/view/v008i14/xorshift.pdf

experimental(intx, hashCode, 5,                                           \
             "(Unstable) select hashCode generation algorithm")           \

代码清单：HotSpot VM hashCode()源码（globals.hpp）

// hashCode() generation :
//
// Possibilities:
// * MD5Digest of {obj,stw_random}
// * CRC32 of {obj,stw_random} or any linear-feedback shift register function.
// * A DES- or AES-style SBox[] mechanism
// * One of the Phi-based schemes, such as:
//   2654435761 = 2^32 * Phi (golden ratio)
//   HashCodeValue = ((uintptr_t(obj) >> 3) * 2654435761) ^ GVars.stw_random ;
// * A variation of Marsaglia's shift-xor RNG scheme.
// * (obj ^ stw_random) is appealing, but can result
//   in undesirable regularity in the hashCode values of adjacent objects
//   (objects allocated back-to-back, in particular).  This could potentially
//   result in hashtable collisions and reduced hashtable efficiency.
//   There are simple ways to "diffuse" the middle address bits over the
//   generated hashCode values:

static inline intptr_t get_next_hash(Thread* self, oop obj) {
  intptr_t value = 0;
  if (hashCode == 0) {
    // This form uses global Park-Miller RNG.
    // On MP system we'll have lots of RW access to a global, so the
    // mechanism induces lots of coherency traffic.
    value = os::random();
  } else if (hashCode == 1) {
    // This variation has the property of being stable (idempotent)
    // between STW operations.  This can be useful in some of the 1-0
    // synchronization schemes.
    intptr_t addr_bits = cast_from_oop<intptr_t>(obj) >> 3;
    value = addr_bits ^ (addr_bits >> 5) ^ GVars.stw_random;
  } else if (hashCode == 2) {
    value = 1;            // for sensitivity testing
  } else if (hashCode == 3) {
    value = ++GVars.hc_sequence;
  } else if (hashCode == 4) {
    value = cast_from_oop<intptr_t>(obj);
  } else {
    // Marsaglia's xor-shift scheme with thread-specific state
    // This is probably the best overall implementation -- we'll
    // likely make this the default in future releases.
    unsigned t = self->_hashStateX;
    t ^= (t << 11);
    self->_hashStateX = self->_hashStateY;
    self->_hashStateY = self->_hashStateZ;
    self->_hashStateZ = self->_hashStateW;
    unsigned v = self->_hashStateW;
    v = (v ^ (v >> 19)) ^ (t ^ (t >> 8));
    self->_hashStateW = v;
    value = v;
  }

代码清单：HotSpot VM hashCode()源码（synchronizer.cpp）

// thread-specific hashCode stream generator state - Marsaglia shift-xor form
_hashStateX = os::random();
_hashStateY = 842502087;
_hashStateZ = 0x8767;    // (int)(3579807591LL & 0xffff) ;
_hashStateW = 273326509;

代码清单：HotSpot VM hashCode()源码（thread.cpp）

对 HotSpot VM 几种hashCode()实现方案作简要说明。

实现方案 简要说明
0 返回一个 Park-Miller 伪随机数生成器生成的随机数（OpenJDK 6 & 7 默认实现）
1 取对象的内存地址做移位运算后与一个随机数进行异或得到结果
2 固定返回常量1（测试用）
3 返回一个全局递增序列的当前值
4 返回当前对象的内存地址
5 使用线程局部状态来实现 Marsaglia's xor-shift 随机数生成

表：HotSpot VM hashCode()实现方案