[Effective Java] Item11. equals를 재정의하려거든 hashCode도 재정의하라

2022년 03월 14일

서론

Ojbect 명세서에는 다음과 같은 규약이 있다.

eauals 비교에 사용되는 정보가 변경되지 않는다면, 애플리케이션이 실행되는 동안 그 객체의 hashCode 메서드는 몇 번을 호출해도 일관되게 항상 같은 값을 반환해야 한다. 단, 애플리케이션을 다시 실행한다면 이 값이 달라져도 상관없다.
equals(Object)가 두 객체를 같다고 판단했다면, 두 객체의 hashCode는 똑같은 값을 반환해야 한다.
equals(Object)가 두 객체를 다르다고 판단했더라도, 두 객체의 hashCode가 서로 다른 값을 반환할 필요는 없다. 단, 다른 객체에 대해서는 다른 값을 반환해야 해시테이블의 성능이 좋아진다.

여기서 두번째에 위치한 조항을 지키기 위해 우리는 equals를 재정의한 클래스에는 hashCode도 재정의해줘야 합니다.

좋은 hashCode작성하는 방법

해시 테이블은 linked list처럼 동작하여 아래의 코드와 같이 hashCode를 재정의한다면 O(1)인 테이블이 O(n)으로 성능이 안좋아질 것입니다.

@Override
public boolean int hashCode() {
    return 42;
}

좋은 해시코드를 만들려면 세번째 규약이 요구하는 서로 다른 인스턴스는 다른 해시코드를 반환하도록 해야합니다. 요령은 다음과 같습니다.

int 변수 result를 선언한 후 값을 c로 초기화합니다.
해당 객체의 나머지 핵심 필드 f 각각에 대해 다음 작업을 수행합니다.
- A. 해당 필드의 해시코드 c를 계산한다.
- 기본 타입 필드라면 Type.hashCode(f)를 수행한다. 여기서 Type은 해당 기본 타입의 박싱 클래스이다.
- 참조 타입의 필드면서 이 클래스의 equals메서드가 이 필드의 equals를 재귀적으로 호출해 비교한다면, 이 필드의 hashCode를 재귀적으로 호출한다. 계산이 더 복잡해질 것 같으면, 이 필드의 표준형을 만들어 그 표준형의 hashCode를 호출한다. 필드의 값이 null이면 0을 사용한다. (다른 상수도 괜찮지만 전통적으로 0을 사용)
- 필드가 배열이라면, 핵심 원소 각각을 별도 필드처럼 다룬다. 이상의 규칙을 재귀적으로 적용해 각 핵심 원소의 해시 코드를 다시 계산한 다음,
- 다음 단계 B 방식으로 갱신한다. 배열의 핵심 원소가 하나도 없다면 단순히 상수(0을 추천)를 사용한다. 모든 원소가 핵심 원소라면 Arrays.hashCode를 사용한다.
- B. A에서 계산한 해시코드 c로 result를 갱신한다. 코드로는 다음과 같다. result = 31 * result + c;
result를 반환한다.

적용 예시는 다음과 같다.

// 핸드폰 번호 객체에 적용 예시
@Override
public int hashCode() {
    int result = Short.hashCode(areaCode);
    result = 31 * result + Short.hashCode(prefix);
    result = 31 * result + Short.hashCode(lineNum);
    return result;
}

hashCode 구현에 무시해도 되는 필드

다른 필드로부터 게산해 낼 수 있는 파생 필드

equals 비교에 사용되지 않은 필드 (반드시 제외)

result = 31 * result + c;에서 31을 쓰는 이유

31이 홀수이면서 소수이기 때문에 사용한다. (전통적으로 소수를 곱해왔다.)

31은 곱셈을 시프트 연산과 뺄셈으로 대체해 최적화할 수 있다.

31 * 1는 (i << 5) - i와 같다.

Obejct 클래스에서 제공하는 방법

위의 방법이 귀찮다면 아래와 같이 Object 클래스에서 임의의 개수만큼 객체를 받아 해시코드를 만들어주는 hash메서드를 사용해도 된다.

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(lineNum, prefix, areaCode);
  }

하지만 Obejects.hash는 입력 인수를 담기 위한 배열을 만들고 입력중 기본타입이 있다면 박싱, 언박싱도 거쳐야 하기 떄문에 더 느리다!

그래서 Obejects.hash는 성능에 민감하지 않은 경우에만 사용하는 것이 좋다.

hashCode 재정의의 주의사항

성능을 높이기 위해 해시코드를 계산할 때 핵심 필드를 생략해서는 안 된다.
- 속도가 빨라질 수 있어도 해시 품질이 나빠져 해시 테이블의 성능을 심각하게 떨어뜨릴 수도 있다.
hashCode가 반환하는 값의 생성 규칙을 API사용자에게 자세히 공표하지 말아야 한다.
- 그래야지 클라이언트가 해당 값에 의지하지 않게 되고, 추후에 계산 방식을 바꿀 수도 있다.

핵심 정리

equals를 재정의할 때는 hashCode도 반드시 재정의해야 한다. 재정의한 hashCode는 Object의 API 문서에 기술된 일반 규약을 따라야 하며, 서로 다른 인스턴스라면 되도록 해시코드도 서로 다르게 구현해야한다.

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