一、背景与需求分析
1.1 equals 和 hashCode 的背景
equals 和 hashCode 方法是 Java 中 Object 类的两个关键方法，用于对象比较和哈希表操作：
equals：判断两个对象是否逻辑相等，基于对象内容而非引用。
hashCode：返回对象的哈希码，用于哈希表（如 HashMap、HashSet）的快速定位。
在实际开发中，HashMap 和 HashSet 依赖 equals 和 hashCode 来确保键或元素的唯一性。如果未正确重写，可能导致键丢失、重复元素或性能问题。例如，2023 年某电商平台因未正确重写 hashCode，导致订单系统中键冲突，影响了数千笔交易。
1.2 需求分析
场景：实现一个电商系
统中的 Product 类，支持 HashMap 存储商品信息，需根据 productId 和 name 判断商品相等性。
功能需求：
逻辑相等：两个 Product 对象若 productId 和 name 相同，则视为相等。
哈希集合支持：正确存储和检索 HashMap 和 HashSet 中的 Product 对象。
性能：哈希计算和比较操作高效，P99 延迟 < 1ms。
一致性：满足 equals 和 hashCode 的契约。
非功能需求：
正确性：避免键丢失或重复元素。
性能：哈希计算和比较时间复杂度 O(1)。
可维护性：代码清晰，易于扩展。
可测试性：支持单元测试验证契约。
数据量：
商品数量：100 万，单对象约 100 字节。
内存占用：100 万 × 100 字节 ≈ 100MB。
操作频率：10 万 QPS（查询和插入）。
1.3 技术挑战
契约一致性：确保 equals 和 hashCode 满足 Java 的契约。
性能：哈希计算和比较需高效，避免性能瓶颈。
空指针安全：处理 null 值和边界情况。
可扩展性：支持字段变化和复杂对象比较。
调试：定位因不当重写导致的问题。
1.4 目标
正确性：满足 equals 和 hashCode 契约，无键丢失或重复。
性能：比较和哈希计算延迟 < 1ms，QPS > 10 万。
稳定性：内存占用可控，CPU 利用率 < 70%。
可维护性：代码简洁，注释清晰，支持单元测试。
1.5 技术栈
组件技术选择优点
编程语言Java 21高性能、生态成熟、长期支持
框架Spring Boot 3.3集成丰富，简化开发
测试框架JUnit 5.10功能强大，易于验证契约
工具IntelliJ IDEA 2024.2调试和重构支持优异
依赖管理Maven 3.9.8依赖管理高效
二、equals 和 hashCode 的关系与契约
2.1 equals 方法
定义：public boolean equals(Object obj) 判断两个对象是否逻辑相等。
默认实现：Object 类的 equals 使用 == 比较对象引用（内存地址）。
契约（Java API 文档）：
自反性：x.equals(x) 返回 true。
对称性：若 x.equals(y) 为 true，则 y.equals(x) 为 true。
传递性：若 x.equals(y) 和 y.equals(z) 为 true，则 x.equals(z) 为 true。
一致性：多次调用 x.equals(y) 结果一致（若对象未修改）。
非空性：x.equals(null) 返回 false。
2.2 hashCode 方法
定义：public int hashCode() 返回对象的哈希码，用于哈希表定位。
默认实现：Object 类的 hashCode 返回基于对象内存地址的整数。
契约（Java API 文档）：
一致性：多次调用 hashCode 返回相同值（若对象未修改）。
相等性：若 x.equals(y355u.sbs) 为 true，则 x.hashCode() == y.hashCode()。
分布性：哈希码应尽量均匀分布，减少冲突（非强制）。
2.3 equals 和 hashCode 的关系
核心契约：若两个对象通过 equals 判断相等，则它们的 hashCode 必须相等。
原因：哈希表（如 HashMap）使用 hashCode 定位桶，若 equals 相等的对象 hashCode 不同，可能被放入不同桶，导致无法正确查找。
反向不成立：hashCode 相等不要求 equals 相等（哈希冲突）。
实践意义：
HashMap：键的 hashCode 确定桶位置，equals 确认具体键。
HashSet：元素唯一性依赖 hashCode 和 equals。
错误示例：
class Product {
String productId;
@Override
public boolean equals(Object obj) { return productId.equals(((Product) obj).productId); }
// 未重写 hashCode
}
Product p1 = new Product("1");
Product p2 = new Product("1");
HashMap<Product, String> map = new HashMap<>();
map.put(p1, "Product1");
System.out.println(map.get(p2)); // null（因 hashCode 不同）
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运行
class Product {
String productId;
@Override
public boolean equals(Object obj) { return productId.equals(((Product) obj).productId); }
// 未重写 hashCode
}
Product p1 = new Product("1");
Product p2 = new 368hh.sbs Product("1");
HashMap<Product, String> map = new HashMap<>();
map.put(p1, "Product1");
System.out.println(map.get(p2)); // null 258yyr3.sbs（因 hashCode 不同）
2.4 常见问题
仅重写 equals：导致 HashMap 或 HashSet 无法正确工作。
仅重写 hashCode：违反相等性契约，equals 结果不一致。
不一致修改：对象字段修改后，hashCode 未同步更新，导致键丢失。
性能问题：低效的 hashCode 实现增加哈希冲突。
三、正确重写 equals 和 hashCode
3.1 重写 equals 的步骤
检查引用相等：若 this == obj，返回 true。
检查 null 和类型：若 obj 为 null 或类型不匹配，返回 false。
转换类型：将 obj 转换为目标类。
比较字段：逐一比较关键字段，考虑 null 安全。
确保契约：验证自反性、对称性、传递性和一致性。
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