Effective Java读书笔记——第三章对于所有对象都通用的方法

第8条：覆盖equals时请遵守通用的约定

设计Object类的目的就是用来覆盖的，它所有的非final方法都是用来被覆盖的（equals、hashcode、clone、finalize）都有通用约定。

首先看看equals方法：

若满足下面的这些情况中的某一个，您可以直接使用Object类中的equals方法而不用覆盖：

类的每个实例本质上是唯一的。对于那些代表实例而不是值的类来说可以不用覆盖equals方法。比如Thread类。因为每一个Thread类的实例都表示一个线程，这与Thread某些域的值没有关系（我们没有必要用equals判断Thread中两个实例的某个域相等而推断出Thread相等，这没有意义，因为每一个Thread实例都表示一个线程，它们都是唯一的）。
不关心类是否提供了“逻辑相等”的测试功能。Random类覆盖了equals方法，以检查两个Random实例是否产生相同的随即序列。但这通常没有意义。
超类已经覆盖了equals，从超类继承过来的行为对于子类也是合适的。如，大多数的Set实现都从AbstractSet继承equals实现，List实现从AbstractList继承equals实现，Map实现从AbstractMap继承实现。
类是私有的或是包级私有的，应该确定他的equals方法永不会被调用。这种情况下，equals方法应该被重写，以防意外被调用。

@Override
public boolean equals(Object o) {
    throw new AssertionError();
}

那么合适应该重写equals方法呢？如果类具有自己特有的“逻辑相等”的概念（而不是对象的地址相等），而且这个类的超类并没有覆盖equals以实现期望的行为，这时应该覆盖equals方法，这通常属于“值类（value class）”的情形。所谓的值类就是指类中仅有一个域的类。如包装类Integer，或者日期类Date。

当然还有一种类不用重写equals方法，即单例类。

重写equals方法的规范：

1、自反性：对于任意非null的引用x , 必有x.equals(x) == true.

2、对称性：

对于任何非null的引用值x和y，若x.equals(y) == true ，那么必有y.equals(x) == true。下面这个类重写了equals方法，但违反了对称性：

public final class CaseInsensitiveString {
    private final String s;
    public CaseInsensitiveString(String s) {
        if(s == null) {
            throw new NullPointerExecption();
        }
        this.s = s;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if(o instanceof CaseInsensitiveString) {
            return s.equalsIgnoreCase(((CaseInsensitiveString)o).s);
        }
        if(o instanceof String) {
            return s.equalsIgnoreCase((String)o);
        }
        return false;
    }

}

在调用这个类的时候：

CaseInsensitiveString cis = new CaseInsensitiveString("Polish");
String s = "polish";

在调用cis.equals(s)时返回true，但是s.equals(cis)将返回false ，因为String类中的equals方法并不知道比较的是不区分大小写的字符串。这明显违反了自反性。

所以需要这么修改代码：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    return o instanceof CaseInsensitiveString && ((CaseInsensitiveString)o).s.equalsIsIgnore(s);
}

3、传递性：

如果第一个对象equals第二个对象，第二个对象equals第三个对象，那么第一个对象equals第三个对象：

public class Point {
    private final int x;
    private final int y;
    public Point(int x,int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    } 

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if(!(o instanceof Point)) {
            return false;
        }
        Point p = (Point)o;
        return p.x == x && p.y == y;
    }

}

下面实现了一个子类：

public class ColorPoint extends Point {
    private final Color color;
    public ColorPoint(int x,int y,Color color) {
        super(x,y);
        this.color = color;
    }

}

如果不重写equals方法，那么在比较时就忽略了颜色，这显然不可接受。

那么现在重写equals方法：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if(!(o instanceof ColorPoint)) {
        return false;

    }
    return super.equals(o) && ((ColorPoint)o).color == color;
}

但是这样重写有个问题，当我们实例化一个Point和一个ColorPoint时：

Point p = new Point(1,2);
ColorPoint cp = new ColorPoint(1,2,Color.RED);

当调用p.equals(cp)时返回true，但是cp.equals(p)是返回false，原因是p并不是ColorPoint类型或是其子类型的。那么可修正这个问题，在ColorPoint.equals进行混合比较时忽略颜色信息：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if(!(o instanceof Point))
        return false;

    if(!(o instanceof ColorPoint))
        return ((Point)o).equals(this);

    return super.equals(o) && ((ColorPoint)o).color == color;
}

这种方式实现了对称性，却牺牲了传递性：

ColorPoint p1 = new ColorPoint(1,2,Color.RED);
Point p2 = new Point(1,2);
ColorPoint p3 = new ColorPoint(1,2,Color.BLUE);

这种情况而来，p1.equals(p2) == true，且p2.equals(p3) == true，但是p1.equals(p3) == false，这违反了传递性。

如果这样写：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if(o == null || o.getClass() != getClass())
        return false;
    Point p = (Point)o;
    return p.x == x && p.y == y;
}

这牺牲了面向对象的优势，即动态绑定，这要求对象必须有相同实现。

要编写一个方法，用来判断整值点是否在单位圆中：

private static final Set<Point> unitCircle;

static {
    unitCircle = new HashSet<Point>();
    unitCircle.add(new Point(1,0));
    unitCircle.add(new Point(0,1));
    unitCircle.add(new Point(-1,0));
    unitCircle.add(new Point(0,-1));
}

public static boolean onUnitCircle(Point p) {
    return unitCircle.contains(p);
}

此时，如果扩展了一个新类：

public class CounterPoint extends Point {
    private static final AtomicInteger counter = new AtomicInteger();
    public CounterPoint(int x,int y) {
        super(x,y);
        counter.incrementAndGet();
    }
    public int numberCreated() {
        return counter.get();

    }

}

如果像上面一样，重写的equals方法中使用getClass()判断，那么无论如何将返回false，这违反了里氏替换原则。

解决办法是，用组合代替继承，即在ColorPoint类中加入一个私有的Point域，并增加一个方法用于返回该域：

public class ColorPoint {
    private final Point point;
    private final Color color;
    public ColorPoint(int x,int y,Color color) {
        if(color == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        point = new Point(x,y);
        this.color = color;
    }
    public Point asPoint() {
        return point;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if(!(o instanceoc ColorPoint))
            return false;
        ColorPoint cp = (ColorPoint)o;
        return cp.point.equals(point) && cp.color.equals(color);
    }
}

4、一致性

相等的对象永远相等，不相等的永远不相等。即，可变对象在不同的时候可以与不同的对象相等，而不可变对象则不会这样。

5、非空性：

所有对象都必须不为null。

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if(o == null) {
        return false;

    }
}

其实这一步是不需要的，直接用instanceof操作符就可以：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if(!(o instanceof MyType))
        return false;
    MyType mt  = (MyType)o;
}

如果o为null的话，那么方法直接返回false，如果o不是MyType类型（或其子类型的话），那么程序直接抛出ClassCastException异常。

根据上面的讨论，针对equals小结一下几点：

使用==检查“参数是否为这个对象的引用”，若是，返回true。这是一种性能优化。若比较很昂贵，就值得这么做。
使用instanceof操作符检查是否为正确的类型。
把参数转换成正确的类型。由于之前使用了instanceof操作符，所以转换肯定可以成功。
对于该类中的每个关键的域（significant），检查参数中的域是否与该对象中对应的域相匹配。——对于既不是float也不是double的基本类型域，可以使用==操作符，对于对象引用的域，可以递归调用equals方法，对于float域，可以使用Float.compare方法，对于double域，使用Double.compare方法。对于某些对象引用时null的域，可以用这样的比较方式(field == null ? o.field == null : field.equals(o.field));**
equals比较的顺序不同，效率可能不一样，所以应该先比较开销较低的域。
覆盖equals是总要覆盖hashcode。（后面会讲）**
不要将equals声明中的Object对象替换为其他类型。

第9条：覆盖equals时总要覆盖hashcode

对于equals和hashcode之间的关系，可以先参考这篇文章：

《Java中的equals和hashCode方法详解》

首先看看Object规范：

如果两个对象根据equals(Object)方法比较是相等的。那么调用这两个对象中任意一个对象的hashCode方法都必须产生同样的整数结果。
如果两个对象根据equals方法比较是不相等的，那么调用这两个对象中任意一个对象的hashCode方法，则有可能产生相同的结果。但不相等的对象产生截然不同的整数结果，有可能提高散列表（hash table）的性能。

考虑下面的类：

public final class PhoneNumber {
    private final short areaCode;
    private final short prefix;
    private final short lineNumber;
    public PhoneNumber(int areaCode,int prefix,int lineNumber) {
        rangeCheck(areaCode,999,"area code");
        rangeCheck(prefix,999,"prefix");
        rangeCheck(lineNumber,9999,"lineNumber");
        this.areaCode = (short)areaCode;
        this.prefix = (short) prefix;
        this.lineNumber = (short)lineNumber;

    }
    private static void rangeCheck(int arg,int max,String name) {
        if(arg < 0 || arg > max) {
            throw new IllegalArgumentException(name + ": " + arg);

            }

    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if(o == this)
            return true;
        if(!(o instanceof PhoneNumber)) {
            return false;
        }
        PhoneNumber pn = (PhoneNumber)o;
        return pn.lineNumber == lineNumber && pn.prefix == prefix && pn.areaCode == areaCode;
        //未重写hashCode方法
        ...

    } 

}

这时，若考虑：

Map<PhoneNumber,String> m = new HashMap<>();
m.put(new PhoneNumber(123,456,789),"Jenny");

如果期望调用：

m.get(new PhoneNumber(123,456,789));

返回的是“Jenny”的话，实际上无法做到，因为它返回的是null，因为这里有两个PhoneNumber实例，第一个被插入到Map的散列桶中，第二个用于获取该对象，但两个对象的散列码不同，因为hashCode默认返回的是对象的地址值，get方法会首先判断Map中是否有与目标对象的hashCode相同的对象，显然，这是两个对象，hashCode明显不同，于是返回的结果为false，也就找不到了。所以需要重写hashCode方法，好的重写方式是为不相等的对象产生不相等的散列码，为相等的对象产生相等的散列码，即如果两个对象equals为true，那么两个对象的hashCode必相等，如果两个对象equals为false，那么两个对象的hashCode不相等。

重写hashCode：

@Override
public int hashCode() {
    int result = 17;
    result = 31 * result + areaCode;
    result = 31 * result + prefix;
    result = 31 * result + lineNumber;
    return result;
}

如果计算散列码的开销较大，可以考虑把hashCode值存储于对象内部，等需要计算的时候再计算，即懒加载的模式：

private volatile int hashCode;

...

@Override
public int hashCode() {
    int result = hashCode;
    if(result == 0) {
        result = 17;
        result = 31 * result + areaCode;
        result = 31 * result + prefix;
        result = 31 * result + lineNumber;
    }
    return result;
}

第10条：始终要覆盖toString方法

Object的toString方法默认返回一个“类的名称@对象散列码的无符号十六进制数”，这看起来没什么意义，所以建议所有的子类都应该覆盖这个方法。

第11条：谨慎地覆盖clone方法

如需要克隆对象，需要实现Cloneable接口。

有关clone方法的详解，可以参考这篇文章：

详解Java中的clone方法 – 原型模式

第12条：考虑实现Comparable接口

Comparable接口中唯一方法是compareTo()，该方法允许简单的比较，而且允许执行顺序比较。如果某个类实现了Comparable接口，就表明它的实例具有内在的排序关系，对该对象组成的数组（或是List）进行排序只需调用：

Arrays.sort(a);

Comparable接口的原形：

public interface Comparable<T> {
    int compareTo(T t);

}

将这个对象与指定的对象进行比较。当该对象小于、等于或大于指定对象的时候，分别返回一个负数、零、正整数。如果指定的对象的类型与本对象的类型不匹配，则抛出ClassCastException异常。

建议(x.compareTo(y) == 0) == (x.equals(y))

在使用Comparable接口进行对象之间的比较时，如果该类中有多个域，那么比较的时候应该按照从最重要的域开始比较，如果不相等则比较结束，返回；如果相等，在比较次要的域，以此类推：