1. 왜 hashCode도 재정의해야 할까?

자바의 HashMap, HashSet 같은 해시 기반 컬렉션은 객체의 고유한 해시값을 사용하여 저장, 검색, 비교를 수행합니다. 따라서 equals를 재정의하고도 hashCode를 재정의하지 않으면, 두 객체가 논리적으로는 같아도 해시값이 다를 수 있어 중복이 발생하거나 의도치 않게 검색에 실패할 수 있습니다.

equals와 hasoCode를 재정의 하지 않으면 HashMap이나 HashSet에서 같은 원소를 사용할 때 문제가 발생합니다.

Object 명세에서 정의한 hashCode 규약

  • 일관성: equals로 비교되는 정보가 변하지 않는 한, 애플리케이션 실행 동안 여러 번 hashCode를 호출해도 일관된 값을 반환해야 합니다.
  • 동치성: 두 객체가 equals로 같다면, hashCode도 반드시 같아야 합니다.
  • 비교 가능성: 두 객체가 equals로 다르더라도 hashCode는 다를 필요는 없지만, 다른 객체에 대해 다른 값을 반환하면 해시 테이블의 성능이 향상됩니다.


2. 논리적으로 같은 객체는 같은 해시코드를 반환해야 한다

객체가 다르더라도 해시값이 같을 수는 있지만, 논리적으로 동등한 객체는 반드시 같은 해시값을 가져야 합니다. 그러나 해시코드 값이 32비트 int 범위로 제한되기 때문에 비둘기 집의 원리에 따라 충돌이 발생할 수 있습니다. 충돌을 최소화하고 성능을 향상시키려면, 해시코드 구현이 중요합니다.



hashCode를 작성하는 요령

1. int 변수 result를 선언한 후 값 c로 초기화 합니다. 이때 c는 해당 객체의 첫번째 해시 필드를 2.a 방식으로 계산한 해시코드입니다.


2. 나머지 개개의 필드 f 각각에 대해서 다음 작업을 수행합니다.
　a. 해당 필드의 해시코드 c를 계산합니다.

　i .　　 기본 타입 필드라면, Type.hashCode(f)를 수행합니다. 여기서 Type은 해당 기본 타입의 박싱 클래스입니다.

　ii .　　 참조 타입 필드면서 이 클래스의 equals 메서드가 이 필드의 equals를 재귀적으로 호출해 비교한다면, 이 필드의 hashCode를 재귀적으로 호출합니다.

　iii .　　 필드가 배열이라면, 원소 각각을 별도 필드처럼 다룹니다. 이상의 규칙을 재귀적으로 적용해 각 핵심 원소의 해시코드를 계산한 다음, 2.b방식으로 갱신합니다. 배열에 핵심 원소가 하나도 없다면 단순 상수를 사용하고 모든 원소가 핵심 원소라면 Arrays.hashCode를 사용합니다.

　b. 2.a에서 계산한 해시코드 c로 result를 갱신합니다. result = 31 * result + c;


3. result를 반환합니다.

equals 비교에서 사용되지 않는 필드는 반드시 제외해야 합니다. 그렇지 않으면 맨 처음에 언급했던 두 번째 규약을 어기게됩니다.


숫자를 곱하는 이유는 만약 곱셈 없는 hahCode를 구현하게 되면 모든 아나그램의 해시코드가 같아집니다. 31을 선택한 이유는 홀수이면서 소수이기 때문입니다. 소수는 곱할 때 결과 값이 더 고르게 분포되게 만들며, 홀수이기 때문에 숫자를 곱한 뒤 정보를 잃지 않습니다. 또한, 31은 비트 연산으로 곱셈을 최적화할 수 있습니다. 31 * i는 (i « 5) - i로 계산되어 효율적입니다.

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@Override
public int hashCode() {
    int result = Short.hashCode(areaCode);
    result = 31 * result + Short.hashCode(prefix);
    result = 31 * result + Short.hashCode(lineNum);
    return result;
}

전형적인 hashCode 메서드

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

한 줄짜리 hashCode 메서드 - 성능이 살짝 아쉽다

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private int hashCode; // 자동으로 0으로 초기화된다.

@Override public int hashCode() {
    int result = hashCode;
    if (result == 0) {
        result = Short.hashCode(areaCode);
        result = 31 * result + Short.hashCode(prefix);
        result = 31 * result + Short.hashCode(lineNum);
        hashCode = result;
    }
    return result;
}

해시코드를 지연 초기화하는 hashCode 메서드 - 스레드 안정성까지 고려해야 한다



3. 정리

  • equals를 재정의할 때는 반드시 hashCode도 재정의해야 합니다. 그렇지 않으면 해시 기반 컬렉션에서 객체를 제대로 인식하지 못하게 됩니다.
  • 두 객체가 논리적으로 같다면 반드시 같은 해시코드를 가져야 하며, 서로 다른 객체는 가능하면 다른 해시코드를 가지도록 해야 해시 테이블의 성능을 극대화할 수 있습니다.
  • 복잡한 해시코드 계산이 필요한 경우, 지연 초기화를 고려할 수 있지만 스레드 안전성을 염두에 두어야 합니다.

equals와 hashCode를 제대로 재정의하지 않으면 컬렉션에서 예기치 않은 동작이 발생할 수 있으므로, 이 두 메서드의 일관성 있는 재정의는 필수적입니다.