JAVA中为什么要一起重写equals和hashCode方法？

在Effective Java一书中，提到了一点：在每个覆盖了equals方法的类中，都必须覆盖hashCode方法。为什么要有这个要求呢？
这一要求与HashMap，HashTable等基于hash的集合的工作机制有关，如果不同时提供equals和hashCode方法，可能会导致这类集合无法正常工作。

HashMap的工作机制

HashMap是我们常用的一个集合类，它可以映射键值对，非常方便。
在后台，它把我们的键值对打包成一个Entry<key,value>，然后将这个Entry存起来。当使用键查找时，HashMap会在存放Entry的地方查找符合要求的键，然后返回存储的值。
存放的地方是一个桶，以4个大小的桶为例，其存放方式如下所示（暂不考虑java8的红黑树方式）：

HashMap存储方式.png

当一个元素过来时，HashMap会先根据key的hashCode计算出需要存放在哪个位置，比如键a本来的hashCode的值为47，通过 mod 4（取余数）计算得到可以存放在位置3上，然后发现位置3不为空，找到位置3的链表，然后对里面的元素依次进行equals比较，发现相同的则认为是更新，否则则认为是新增一个节点，会将新的节点放在这个链表的头部。

`hashCode`不正确对`HashMap`的影响

从上面的简单介绍可以发现，HashMap会使用hashCode作为其判断桶里面位置的依据,如果hashCode不正确，可能会有以下问题：

只实现了equals没有定义hashCode，可能会导致put和get不正常，不是以想要的方式运行。
实现的hashCode不均匀散列，导致数据都堆到一个位置，影响HashMap的性能。

下面详细介绍这两种情况。

只实现了`equals`没有定义`hashCode`

只实现了equals，hashCode就会是Object默认的实现，一般是每个不同的对象的hashCode都不一样。下面是一个简单的例子：

class Person{
    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Person person)) return false;
        return Objects.equals(name, person.name);
    }
}

这个类只有一个字段，而且只实现了equals，下面是把这个类当成key，来存放数据，我们测试一下：

public static void main(String[] args) {
    Map<Person, String> testMap = new HashMap<>();
    testMap.put(new Person("Zhang San"), "test val");
    System.out.println(testMap.get(new Person("Zhang San")));
}

我们用new Person("Zhang San")作为key，存了一个值test val，然后尝试取出这个值，结果却大出所料：有时输出为null，有时输出test val，也就是说，会在某些情况下无法取出这个值。发生了什么呢？

还是用刚才的图来说明一下发生了什么：

HashMap存储方式.png

我们存入时，假设键new Person("Zhang San")的hashCode为1，存入位置1，取数据时，new了一个新的对象，hashCode为2（默认每个对象的hashCode都不一样），它落到了位置2，这时发现位置2没有数据，就返回null了。当取数据new的对象的散列值为类似5这类时，计算的存放位置为1，发现1里面有数据，把链表里面的数据取出来做比较，第一个equals就相等了，就可以返回test val。

所以，在实现equals时，一定要实现hashCode。

实现的`hashCode`不均匀散列

先说正确的实现方式：可以直接使用Objects.hash方法，实现的结果就比较好了。比如上面的例子可以实现为：return Objects.hash(name);。
在IDEA中，还可以直接在类里面使用快捷键Alt+Insert，在弹出窗口选择equals() 和 hashCode()，直接一键生成。

继续介绍不均匀的散列，比如我们实现了一个散列函数： return 10。还是上面的例子，我们会发现所有的数据都会映射到位置2，结果查找数据就成了链表查找，时间复杂度从O(1)降低到了O(n)，效率会非常差。

总结

综上所述，实现equals就必须要实现hashCode方法，否则会导致基于hash的一些集合无法正确工作。