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    心懷未來,開創未來!
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    數據加載中……

    [改編]深入equals方法,討論instanceof的使用!

    equals方法的重要性毋須多言,只要你想比較的兩個對象不僅僅局限在只是同一對象(即它們的引用相同),你就應該實現equals方法,讓對象用你認為相等的條件來進行比較。

      下面的內容只是API的規范,沒有什么太高深的意義,但我之所以最先把它列在這兒,是因為這些規范在事實中并不是真正能保證得到實現。

    1。自反性:對于任何引用類型, o.equals(o) == true成立。
    2。對稱性:如果 o.equals(o1) == true 成立,那么o1.equals(o)==true也一定要成立。
    3。傳遞性:如果 o.equals(o1) == true 成立且  o1.equals(o2) == true 成立,那么o.equals(o2) == true 也成立。
    4。一致性:如果第一次調用o.equals(o1) == true成立再o和o1沒有改變的情況下以后的任何次調用都成立。
    5。o.equals(null) == true 任何時間都不成立。
      以上幾條規則并不是最完整的表述,詳細的請參見API文檔。
        但是在hashCode()函數的協定中,要求“如果根據 equals(Object) 方法,兩個對象是相等的,那么對這兩個對象中的每個對象調用 hashCode 方法都必須生成相同的整數結果。”,因此我個人認為equals方法還應該加上這第6條規定:
    6。如果 o.equals(o1) == true 成立,那么必須有o.hashCode==o1.hashCode()。

      對于Object類,它提供了一個最最嚴密的實現,那就是只有是同一對象是,equals方法才返回true,也就是人們常說的引用比較而不是值比較。這個實現嚴密得已經沒有什么實際的意義,所以在具體子類(相對于Object來說)中,如果我們要進行對象的值比較,就必須實現自己的equals方法。

      先來看一下以下這段引自于JDK中的程序:
    (說明:attribute在FieldPosition中有這樣的定義:private Format.Field attribute;)
        public boolean equals(Object obj)
        {
            if (obj == null) return false;
            if (!(obj instanceof FieldPosition))
                return false;
            FieldPosition other = (FieldPosition) obj;
            if (attribute == null) {
                if (other.attribute != null) {
                    return false;
                }
            }
            else if (!attribute.equals(other.attribute)) {
                return false;
            }
            return (beginIndex == other.beginIndex
                && endIndex == other.endIndex
                && field == other.field);
        }
      這是JDK中java.text.FieldPosition的標準實現,似乎沒有什么可說的. 我相信大多數或絕大多數程序員認為,這是正確的合法的equals實現.畢竟它是JDK的API實現啊. 還是讓我們以事實來說話吧:

    package debug;
    import java.text.*;
    public class Test {
      public static void main(String[] args) {
        FieldPosition fp = new FieldPosition(10);
        FieldPosition fp1 = new MyTest(10);
        System.out.println(fp.equals(fp1));
        System.out.println(fp1.equals(fp));
      }
    }
    class MyTest extends FieldPosition{
      int x = 10;
      public MyTest(int x){
        super(x);
        this.x = x;
      }
      public boolean equals(Object o){
        if(o==null) return false;
        if(!(o instanceof MyTest )) return false;
        return ((MyTest)o).x == this.x;
      }
    }
       運行一下看看會打印出什么:

    System.out.println(fp.equals(fp1));打印true
    System.out.println(fp1.equals(fp));打印flase  
      兩個對象,出現了不對稱的equals算法.問題出在哪里(腦筋急轉彎:當然出在JDK實現的固有BUG,看來JDK中的東西未必就完全都是最最最正確的,我們要敢于懷疑它!)?

      我相信有太多的程序員在實現equals方法時都用過instanceof運行符來進行短路優化的,實事求是地說很長一段時間我也這么用過。太多的教程,文檔都給了我們這樣的誤導。而有些稍有了解的程序員可能知道這樣的優化可能有些不對但找不出問題的關鍵。另外一種極端是知道這個技術缺陷的骨灰級專家就提議不要這樣應用。

      我們知道,"通常"要對兩個對象進行比較,那么它們"應該"是同一類型。所以首先利用nstanceof運行符進行短路優化(“短路”《Short-circuiting》,而短路的最大好處就是能夠優化性能。所謂的短路就是當第一個被運算的表達式的結果已經能夠決定運算的最終結果時,就不會再去計算其他的表達式,因此可以避免掉額外且不必要的運算操作,尤其是當所略過的是復雜或含有過程調用的表達式時,短路的性能提升幅度更為明顯。比如我們在if中同時用&&判斷多個條件的時候,遇到第一個false的時候就不會再計算后面的表達式是否為true了),如果被比較的對象不和當前對象是同一類型則不用比較返回false,但事實上,"子類是父類的一個實例",所以如果 子類 instanceof 父類,始終返回true,這時肯定不會發生短路優化,下面的比較有可能出現多種情況,一種是父類不能造型成子類而拋出異常(比如子類.equals(父類)后,在equals內部會進行試圖將父類向下造型成子類的操作),另一種是父類的private 成員沒有被子類繼承而不能進行比較,還有就是形成上面這種不對稱比較。可能會出現太多的情況。

      那么,是不是就不能用 instanceof運行符來進行優化?答案是否定的,JDK中仍然有很多實現是正確的,如果一個class是final的,明知它不可能有子類,為什么不用instanceof來優化呢?(可見對于不涉及子類的問題時,用instanceof進行短路優化還是很可行的)

      為了維護SUN的開發小組的聲譽,我不說明哪個類中,但有一個小組成員在用這個方法優化時在后加加上了加上了這樣的注釋:

    if (this == obj)             // quick check(也就是短路優化)
             return true;
          if (!(obj instanceof XXXXClass))  // (1) same object?
             return false;  可能是有些疑問,但不知道如何做(不知道為什么沒有打電話給我......)

      那么對于非final類,如何進行類型的quick check呢?

    if(obj.getClass() != XXXClass.class) return false;
      用被比較對象的class對象和當前對象的class比較,看起來是沒有問題,但是,如果這個類的子類沒有重新實現equals方法,那么當子類.equals(子類)比較時,也就是要使用“if(obj.getClass() != XXXClass.class) return false;”來進行比較了,顯然obj.getClass()《這個是字類》 肯定不等于XXXCalss.class《這個是父類》,從這里就直接返回得到false的結果了,因此子類中定義的equals實際上根本沒發揮出應有的效力來,所以if(obj.getClass() != this.getClass()) return false;才是正確的比較。 呵呵,看到了沒?我們首先否定了instanceof,接下來又否定了“obj.getClass() != XXXClass.class”這種錯誤的比較做法,最后才給出了正確的比較方法。
    另外一個quick check是if(this==obj) return true;而且這個短路優化應該放在“obj.getClass() != XXXClass.class”優化的前面。

      是否equals方法一定比較的兩個對象就一定是要同一類型?上面我用了"通常",這也是絕大多數程序員的愿望,但是有些特殊的情況,我們可以進行不同類型的比較,這并不違反規范。但這種特殊情況是非常罕見的,一個不恰當的例子是,Integer類的equals可以和Sort做比較,比較它們的value是不是同一數學值。(事實上JDK的API中并沒有這樣做,所以我才說是不恰當的例子)。在完成quick check以后,我們就要真正實現你認為的“相等”。對于如果實現對象相等,沒有太高的要求,比如你自己實現的“人”類,你可以認為只要name相同即認為它們是相等的,其它的sex,ago都可以不考慮。這是不完全實現,但是如果是完全實現,即要求所有的屬性都是相同的,那么如何實現equals方法?

    class Human{
    private String name;
    private int ago;
    private String sex;
      ....................
      public boolean equals(Object obj){
      quick check.......
      Human other = (Human)ojb;
      return this.name.equals(other.name)
       && this.ago == ohter.ago
       && this.sex.equals(other.sex);
    }
    }
       這是一個完全實現,但是,有時equals實現是在父類中實現的,而且要求被子類繼承后,父類的equals能正確的工作,這時父類中的equals并不事實知道子類到底擴展了哪些屬性,所以用上面的方法無法使equals得到完全實現。

      一個好的方法是利用反射來對equals進行完全實現: 給出一個完整的在父類中定義的equals方法(只是比較字段)的實現:
    public boolean equals(Object obj){
      if(obj == this)
          return true;
      if(obj.getClass() != this.getClass())
          return false;
      Class c = this.getClass();
      Filed[] fds = c.getDeclaredFields();
      for(Filed f:fds){
       if(!f.get(this).equals(f.get(obj)))
        return false;
      }
      return true;
    }
      為了說明的方便,上明的實現省略了異常,這樣的實現放在父類中,可以保證你的子類的equals可以按你的愿望正確地工作。當然這里只是考慮了基于字段相等的比較,如何還涉及到基于方法等其他方面的相等比較,則應該擴展上面的代碼,反射出更多的東西(比如方法)來加以比較判斷。

      關于equals方法的最后一點是:如果你要是自己重寫(正確說應該是履蓋)了equals方法,那同時就一定要重寫hashCode(),否則.............

      我們還是看一下這個例子:

    public final class PhoneNumber {
        private final int areaCode;
        private final int exchange;
        private final int extension;
        public PhoneNumber(int areaCode, int exchange, int extension) {
            rangeCheck(areaCode, 999, "area code");
            rangeCheck(exchange, 99999999, "exchange");
            rangeCheck(extension, 9999, "extension");
            this.areaCode = areaCode;
            this.exchange = exchange;
            this.extension = extension;
        }
        private static void rangeCheck(int arg, int max, String name) {
            if(arg < 0 || arg > max)
                throw new IllegalArgumentException(name + ": " + arg);
        }
        public boolean equals(Object o) {
            if(o == this)
                return true;
            if(!(o instanceof PhoneNumber))
                return false;
            PhoneNumber pn = (PhoneNumber)o;
            return pn.extension == extension && pn.exchange == exchange && pn.areaCode == areaCode;
        }
    }
      注意這個類是final的,所以這個equals實現沒有什么問題。

      我們來測試一下:

        public static void main(String[] args) {
            Map hm = new HashMap();
            PhoneNumber pn = new PhoneNumber(123, 38942, 230);
            hm.put(pn, "I love you");
            PhoneNumber pn1 = new PhoneNumber(123, 38942, 230);
            System.out.println(pn);
            System.out.println("pn.equals(pn1) is " + pn.equals(pn1));
            System.out.println(hm.get(pn1));
            System.out.println(hm.get(pn));
        }
      既然pn.equals(pn1),那么我put(pn,"I love you");后,get(pn1)這什么是null呢?

      答案是因為pn和pn1的hashCode不一樣,而hashMap就是以hashCode為主鍵的。

      所以根據規范要求(在文章最開始部分提到的標準equals方法需要滿足的6條性質),如果兩個對象進行equals比較時如果返回true,那么它們的hashcode要求返回相等的值。

    此外,在寫hashCode函數時,需要注意:
    隨便你怎么寫,只要保證A.equals(B)一定可以推出A.hashCode()==B.hashCode()就行;當然,應該盡量使得A.equals(B)==false的時候,使得A.hashCode()盡量不等于B.hashCode(),絕對不會相等是不可能的,但是要盡量降低概率。

    比如:
    public int hashCode() {
            int result;
            result = getName().hashCode();
            result = 29 * result + getBirthday().hashCode();
            return result;
        }
    其時就是需要你根據自己的類給出特有的一種算法,能夠滿足通過該算法得到的這個整數值(也就是hashCode)能夠區別該類的各個實例。

    posted on 2007-12-20 23:19 so true 閱讀(1232) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: Java

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