说到HashMap，hashCode 和 equals ，想必绝大多数人都不会陌生，然而你真的了解这它们的机制么？本文将通过一个简单的Demo还原我自己前不久在 HashMap 上导致的线上问题，看看我是怎么跳进这个坑中去的。
起因
在重构一段旧代码的时候发现有个 HashMap 的key对象没有重写 hashCode 和 equals 方法，使用IDEA自动重构工具生成后引发线上问题，因为实际重构的旧代码复杂，所以我抽出了一个关于奶酪（Cheese）的Demo还原踩坑场景，看看究竟谁动了我的奶酪。
一个奶酪的例子
-
首先，我们有一个奶酪(Cheese)类
/** * @author nauyus */ public class Cheese { /** * 大小 */ private Integer size; /** * 价格 */ private BigDecimal price; /** * 制造者 */ private String creator; //节约篇幅省略get/set/构造方法 } -
然后，我们制造一个奶酪并且把它放到 HashMap中去
Cheese cheese = new Cheese(7, new BigDecimal(20), "nauyus"); Map<Cheese, String> map = new HashMap<>(); map.put(cheese, "something not important"); 好了，这时候我收到了阿里代码扫描插件的严正警告：如果自定义对象做为Map的键，那么必须重写hashCode和equals。
看到此警告，加上自己从前的经验，那当然就是改啊，打开Cheese类 Command+N 迅速生成代码然后add，commit，push一气呵成，然后，发布后线上出现了一个大BUG……
HashMap原理浅析
抛开BUG原因，我们先想一想为什么编程规约中强制要求了关于 hashCode 和 equals 的如下规则?
这要简单说下 HashMap 原理， HashMap 底层数据结构为在 jdk1.7 中为数组+链表， jdk1.8 中为数组+链表+红黑树，大概就长这个样子：
然后我们看看 HashMap 如何将数据存入又如何取出的。
首先看下 put 方法
/** * Implements Map.put and related methods. * * @param hash hash for key * @param key the key * @param value the value to put * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value * @param evict if false, the table is in creation mode. * @return previous value, or null if none */ final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { Node<K,V> e; K k; if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st treeifyBin(tab, hash); break; } if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; p = e; } } if (e != null) { // existing mapping for key V oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; afterNodeAccess(e); return oldValue; } } ++modCount; if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; } 具体细节可以仔细阅读源码，简单说来，就是首先对 key 进行 hash 计算，hash是一个 int 类型的本地方法，也就将 key 的 hashCode 无符号右移16位然后与 hashCode 异或从而得到 hash 值，在 putVal 方法中 （n - 1）& hash 计算得到数组的索引位置，如果位置无冲突，则直接将 value 放入数组中对应位置，如果存在冲突，则使用 equals 方法判断 key 是否为同一对象，同一对象则覆盖，不同对象则将 value 挂到链表或红黑树上。
然后再看看 get 方法
/** * 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; } 同样的，get 也是通过 first = tab[(n - 1) & hash] 计算出位置然后再决定是否从链表或红黑树中进行查找，过程中同样用到了 equals 方法。
总结一下，put 方法使用基于 hashCode 的 hash 方法得到下标位置，但是不同对象 hash 可能相同，即存在 hash碰撞 的可能，所以需要 equals 方法进一步判断是否为同一对象，get 方法同样使用 hash 方法得到下标位置，再根据 equals 方法确定是否取出该对象。
谁动了我的奶酪
如果我们的自定义对象没有覆写 hashCode 和 equals ，则会使用父类Object的方法，源码如下：
public native int hashCode; public boolean equals(Object obj) { return (this == obj); } hashCode 是个本地方法，和内存地址有关系，而默认的 equals 内部实现就是 "==" 运算符，这就会导致一个结果，值相同对象的 hashCode 并不同，并且 equals 方法返回 false 。所以编程规约强制要求如果自定义对象做为Map的键，那么必须重写hashCode和equals。(敲黑板，这段话第二次出现)，没毛病！
如果没有覆写父类方法，下面的程序 cheese 值虽相同，但 put 奶酪后无法 get 到，奶酪被动了！
Cheese cheese= new Cheese(7, new BigDecimal(20), "nauyus"); Map<Cheese, String> map = new HashMap<>(); map.put(cheese, "something not important"); cheese = new Cheese(7, new BigDecimal(20), "nauyus"); //没有覆写hashCode和equals时虽然cheese值相同，但输出为null System.out.println(map.get(cheese)); 谁又动了我的奶酪
好了，现在我们知道了如果自定义对象做为Map的键，那么必须重写hashCode和equals。（重要的事情说三遍！），那有人问我重写后的产生的BUG后是怎么回事？ 还原了下场景应该是这样的，我重写了 hashCode 和 equals ，但是千不该万不该忽略了原有代码很多行后还有一行代码，做成Demo后大概是这样的：
Cheese cheese= new Cheese(7, new BigDecimal(20), "nauyus"); Map<Cheese, String> map = new HashMap<>(); map.put(cheese, "something not important"); //一段被我忽略的代码 cheese.setCreator("tom"); System.out.println(map.get(cheese)); 在 put 到 HashMap 后，作为 key 的 cheese 对象再次被 set 了值，导致 hashCode 返回结果有了变更，put 奶酪后无法 get 到，奶酪再一次被动了！
总结
总结一下踩坑经历，可以得出以下结论：
-
如果自定义对象做为Map的键，那么必须重写hashCode和equals。 -
尽量使用 不可变对象作为map的键，如String。 -
即使万分自信的代码，还是跑一下单元测试为好。（血的教训）
还有啊，没事还是少瞎改别人代码吧！
感谢阅读，原创不易，如有启发，点个赞吧！这将是我写作的最强动力！本文不同步发布于不止于技术的技术公众号
Nauyus,主要分享一些编程语言，架构设计，思维认知类文章， 2019年12月起开启周更模式，每周一篇原创文章，欢迎关注，共同学习成长！
