hashcode()와 equals() 파헤치기

Updated: 2022-03-03 Categories: Java

대충알던 hashcode()와 equals() 동작에 대해 확실하게 살펴보자

동일성 vs 동등성

우선 메소드를 살펴보기 앞서 동일성과 동등성의 개념을 알아야 한다.

동일성(identity) : 두 객체가 주소까지 완전히 동일한 객체인 경우 만족
동등성(equality) : 두 객체가 가진 정보를 비교해 동등하다 판단되는 경우

메소드 정의

hashcode()와 equals() 모두 조상 클래스인 Object의 메소드이다.
이를 재정의하여 사용하는 것.

hashcode()

객체가 가지는 고유의 값을 반환하는 메소드
Object 클래스의 기본 메소드는 객체의 메모리 주소값을 해시코드로 만들어 반환한다
HashMap과 같은 자료구조에서 동등성 비교를 위해 사용된다.

equals()

객체가 가진 정보로 객체의 동등성을 비교한 결과를 나타내는 메소드
Object 클래스의 기본 메소드는 객체의 메모리 주소값을 비교한다
- == 연산도 메모리 주소값을 비교한다

위의 정의를 본 다음 다음 예제를 살펴보자.

Object

위의 정의처럼 객체마다 주소값, 즉 해시코드가 다르게 나올까?

Object o1 = new Object();
Object o2 = new Object();

System.out.println(o1.hashCode());  // -> 1361960727
System.out.println(o2.hashCode());  // -> 739498517

System.out.println(o1.equals(o2));  // -> false

위 코드를 실행시켜보면 두 객체의 해시코드가 다르게 나오는 것을 확인할 수 있다.
재정의하지않은 해시코드는 주소값을 나타내기 때문에, 재정의하지 않은 equals 또한 동일한 결과를 나타낸다. (결국 주소값을 비교한것이기 때문에 ==과 같은 결과인 것)

String

그럼 String의 경우에는 어떨지 테스트해보자

String s1 = "a";
String s2 = "a"

System.out.println(s1.hashCode());  // -> 97
System.out.println(s2.hashCode());  // -> 97

System.out.println(s1.equals(s2));  // -> true

엥??? String의 경우에는 다른 객체여도 해시코드가 동일하게 나온다.
equals 결과도 true로 찍힌다.

왜 이런일이 발생하는 것일까? 먼저 String의 hashcode를 살펴보자.

String의 hashcode

public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && value.length > 0) {
        hash = h = isLatin1() ? StringLatin1.hashCode(value)
                              : StringUTF16.hashCode(value);
    }
    return h;
}

?? 해시코드 함수를 재정의한 것을 알 수 있다.
일단 여기서 순수 주소값만 해시코드로 만들지 않는다는 것을 알 수 있다

그럼 저기 StringLatin1과 StringUTF16의 결과는 무엇일까?

public static int hashCode(byte[] value) {
    int h = 0;
    int length = value.length >> 1;
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        h = 31 * h + getChar(value, i);
    }
    return h;
}

재정의된 결과를 보면 결국 String 내부의 char 원소의 주소값을 각각 해시값으로 만든 것을 반환한다.
따라서 동일한 문자열의 해시코드는 동일하다는 결론이 나오게 된다.
즉 해시코드는 무조건 주소값을 반환하는 것이 아니라, 클래스의 ‘고유한값’을 나타내는 것이다.

이번엔 String의 equals 메소드를 살펴보자

String의 equals

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String aString = (String)anObject;
        if (coder() == aString.coder()) {
            return isLatin1() ? StringLatin1.equals(value, aString.value)
                                : StringUTF16.equals(value, aString.value);
        }
    }
    return false;
}

우선 주소값을 먼저 비교하고 또 다른 로직이 추가되어 있다.
hashcode 메소드와 똑같은 방식으로 추가적인 동등성 검사를 진행한다.
결국 hashcode와 equals 메소드 둘다 같은 방식으로 동등성을 비교한다.

그럼 컬렉션의 경우에는 어떨까?

Collections

컬렉션 대표로 ArrayList의 동작을 살펴보자

ArrayList<Integer> al1 = new ArrayList<>();
al1.add(1);
ArrayList<Integer> al2 = new ArrayList<>();
al2.add(1);

System.out.println(al1.equals(al2)); // -> true

같은 요소를 넣고 equals()를 때려보니 true가 나온다.
음… 여기서도 hashcode()가 주소값을 나타내는 것이 아님을 유추할 수 있다.

그럼 ArrayList의 hashcode()는 어떻게 동작할까…?

Returns the hash code value for this list. 
The hash code of a list is defined to be the result of the following calculation:
 
     int hashCode = 1;
     for (E e : list)
         hashCode = 31*hashCode + (e==null ? 0 : e.hashCode());
 
This ensures that list1.equals(list2) implies that list1.hashCode()==list2.hashCode() for any two lists, list1 and list2, as required by the general contract of Object.hashCode.

ArrayList의 hashcode()에 달려있는 자바독에서는 다음과 같이 설명한다.
List 내부 요소의 주소값을 해시코드값으로 만든 것의 합이 해당 객체의 해시코드값이 되는것이다.

즉, String의 hashcode()와 비슷하게 동작하는 것을 알 수 있다.
따라서 Wrapper 클래스는 불변객체이므로, 컬렉션 타입이 Wrapper 클래스일 경우 동일하게 생긴 컬렉션은 동일한 해시코드를 반환하는 것이다.
(만약 컬렉션 타입이 일반적인 참조 타입이라면 당연히 이렇게 사용하진 못한다)

배열

컬렉션까지 알아보고 결론을 내려고 했으나, 배열에서의 동작이 궁금해졌다.

int[] a = {1};
int[] b = {1};

System.out.println(a.equals(b)); // -> false

String이나 컬렉션과는 달리 배열에서는 동일한 배열을 비교하면 false가 나온다
따라서 순수 배열에서의 hashcode()는 주소값을 해싱한다는 것을 알 수 있는데, Arrays 컬렉션을 사용하면 또 다른 결과가 나오게 된다.

int[] a = {1};
int[] b = {1};

System.out.println(Arrays.equals(a, b); // -> true

이번에는 true가 나온다.
왜 그런지 또 hashcode()를 까보자.. ~~(지겨움)~~

public static int hashCode(int a[]) {
    if (a == null)
        return 0;

    int result = 1;

    for (int element : a)
        result = 31 * result + element;
    return result;
}

보아하니 String과 컬렉션에서의 hashcode()와 매우매우 비슷하다.
내부 원소를 여러개 가지는 자료구조의 경우, 인스턴스 주소값이 아닌 내부 원소값을 기준으로 해시코드를 생성하는 특징을 가지는 것 같다.

물론 equals 메소드도 이와 비슷하게 동등성 검사를 하도록 구현되어 있다.
즉, 두 배열의 원소값이 같은지 비교하고 싶을땐 Arrays.equals() 메소드를 사용하면 된다.
(물론 원시 타입 배열만 해당 ^^;)

결론

equals()와 hashcode() 두 메소드 모두 객체의 동등성을 검사하기 위한 것이다.
한 객체의 동등성 검사 기준은 동일해야 한다.
- 즉, 두 메소드 중 하나를 재정의한다면 나머지 하나도 반드시 재정의해줘야 한다!

한재원