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引言

这两天有个学弟问过我这个问题：对象的hashCode到底是怎么实现的？
在深挖之前，我可能只能说：如果没有被重载，代表的是对象的地址通过某种hash算法计算后在hash表中的位置。
回答后，仔细一想，不对呀，这个hash值具体是怎么计算的，我终究还是没有答到点上，而是绕开话题，回答了含义。
脑壳一热，忽然想起去年虐我的阿里面试题，hashCode是怎么得到的呢？

文章导读

• 问题定义
• 源码揭秘
• String、Lombok对hashCode的实现

一、问题定义

hashCode真的只是通过地址计算的吗？如果对象地址变化了，比如经历的GC，hashCode是不是也跟着变了呢？如果此时刚好在进行锁升级，对于hashCode的计算会有影响吗？多线程的情况下会不会生成一样的hashCode呢？具体通过什么样的hash算法得到的呢？相比之下，我真的是太皮毛了~

首先看下一个简单的实现类，这里先别使用lombok注解，原因后文会解释：

public class Student {private int no;private String name;public void setNo(int no) {this.no = no;}public void setName(String name) {this.name = name;}public static void main(String[] args) {Student student1=new Student();student1.setName("张三");student1.setNo(12);System.out.println(student1.hashCode());}
}

多次运行后，可以大胆假设hashCode的计算是稳定的。只要对象的引用不变，每次运行都是相同的结果，所以网上说使用随机数计算的回答，这个先打一个问号。

大家可能印象比较深刻，当你打开源码时，会发现native修饰的方法会挡住你的去路。C++实现的方法难道就该让我们止步了吗？这次打算死磕到底。

二、源码揭秘

2.1 Object.hashCode()注释解读

简单归纳一下JDK团队的注释：

• hashCode表示对象在hash表中的位置,对于同一个对象来说，多次调用，返回相同的hashCode。
• 如果Object.equal()相等，Object.hashCode()也必然相等。重写时也建议保证此特性。
• 如果Object.equal()相等，这并不要求Object.hashCode()也返回不同值。如果真出现这种情况，最好优化代码，充分利用hash表的性能。

2.2 hashCode生成源码

下面是C++侧对应的实现，这里拷贝一下网上其他大佬发的hashCode实现核心源码：

static inline intptr_t get_next_hash(Thread * Self, oop obj) {intptr_t value = 0 ;if (hashCode == 0) {// This form uses an unguarded global Park-Miller RNG,// so it's possible for two threads to race and generate the same RNG.// On MP system we'll have lots of RW access to a global, so the// mechanism induces lots of coherency traffic.value = os::random() ;} elseif (hashCode == 1) {// This variation has the property of being stable (idempotent)// between STW operations.  This can be useful in some of the 1-0// synchronization schemes.intptr_t addrBits = intptr_t(obj) >> 3 ;value = addrBits ^ (addrBits >> 5) ^ GVars.stwRandom ;} elseif (hashCode == 2) {value = 1 ;            // for sensitivity testing} elseif (hashCode == 3) {value = ++GVars.hcSequence ;} elseif (hashCode == 4) {value = intptr_t(obj) ;} else {// Marsaglia's xor-shift scheme with thread-specific state// This is probably the best overall implementation -- we'll// likely make this the default in future releases.unsigned t = Self->_hashStateX ;t ^= (t << 11) ;Self->_hashStateX = Self->_hashStateY ;Self->_hashStateY = Self->_hashStateZ ;Self->_hashStateZ = Self->_hashStateW ;unsigned v = Self->_hashStateW ;v = (v ^ (v >> 19)) ^ (t ^ (t >> 8)) ;Self->_hashStateW = v ;value = v ;}value &= markOopDesc::hash_mask;if (value == 0) value = 0xBAD ;assert (value != markOopDesc::no_hash, "invariant") ;TEVENT (hashCode: GENERATE) ;return value;
}

源码中的hashCode其实就是JVM启动的一个参数，每一个分支对应一个生成策略。通过-XX:hashCode，可以任意切换hashCode的生成策略。
首先解释一下入参oop obj就是对象的逻辑地址。所以与地址相关的生成策略有两条，在hashCode等于1或4的时候。

• hashCode==1：这种方式具有幂等的性质，在STW（stop-the-world）操作中，这种策略通常用于同步方案中。利用对象地址计算，使用不经常更新的随机数参与运算。
• hashCode==4：与创建对象的内存位置有关，原样输出。

其他情况：

• hashCode==0：简单地返回随机数，与对象的内存地址没有联系。然而根据随机数生成并全局地读写在多处理器下并不占优势。
• hashCode==2：始终返回完全相同的标识，即hashCode=1。这可用于测试依赖对象标识的代码。
• hashcode==3：从零开始计算哈希代码值。它看起来不是线程安全的，因此多个线程可以生成具有相同哈希代码的对象。
• hashCode>=5（默认）：在jdk1.8中，这是默认的hashCode生成算法，支持多线程生成。使用了Marsaglia的xor-shift算法产生伪随机数。

可以知道，hashCode为5就是我们程序调用时的默认策略。其他的几个分支我的理解也只能到这里，如果有大佬了解的更细，可以在评论指出。这里先不管Marsaglia大佬是谁，为什么是伪随机数呢？

关于真随机数的生成，这里可能要牵扯到随机数生成的物理知识。Intel810RNG的原理大概是：利用热噪声(是由导体中电子的热震动引起的)放大后，影响一个由电压控制的振荡器，通过另一个高频振荡器来收集数据... ...

我们实际应用的基本上都是通过数学公式产生的伪随机数。严格意义上讲，伪随机数不是完全随机的，但是真随机生成比较困难，所以只要能通过一定的随机数统计检测，就可以当作真随机数来使用。

有点离题了，下面来谈谈这个xor-shift算法~

Marsaglia的xor-shift策略，支持多线程执行的状态，这可能是最好的整体实现 ，这种方式生成随机数执行起来很快。简单来说，看起来就是一个移位寄存器，每次移入的位由寄存器中若干位取异或生成。每次新生成的位看起来是随机的。如果要深究，可能会扯很多数学公式，这里就不探讨了（毕竟数学太深奥了，菜是原罪）。

从维基百科上粘的基本实现：

uint32_t xor128(void) {static uint32_t x = 123456789;static uint32_t y = 362436069;static uint32_t z = 521288629;static uint32_t w = 88675123;uint32_t t;t = x ^ (x <<11);x = y; y = z; z = w;return w = w ^ (w>> 19) ^ (t ^ (t>> 8));
}

这里面的入参还是需要好好打磨的，才能通过随机数的严苛测试~

拓展阅读：https://www.zhihu.com/question/27951358
论文地址：http://www.jstatsoft.org/v08/i14/paper

2.3 从局部到全局

了解了hashCode是怎么产生的，再看看上层，获取前需要做哪些准备？具体代码比较长，就不贴出了，简单概括。

如果处于偏向锁状态，就需要先撤销偏向锁。然后确保当前线程执行路径不在safe point上，并且是java线程，未阻塞状态。读取稳定的对象头，防止对象继续锁升级，如果是，就需要等待升级完。等到对象状态稳定了，从对象头中取出hash，如果不存在，则执行上文代码，计算hashCode。如果对象处于轻量级锁状态，并且当前线程持有，就从线程的栈里取对象头。当升级为重量级锁时，就执行上文代码，计算hashCode。

因此，hashCode只会被计算一遍，之后就存在对象头中。

拓展阅读：https://www.zhihu.com/question/29976202/answer/161619770?utm_source=wechat_session&utm_medium=social&utm_oi=962422947708968960

至此，jdk原生hashCode的生成过程梳理完了。

三、String、Lombok对hashCode的实现

3.1 Lombok实现hashCode

如果把实体类换成Lombok实现，又会怎么样呢？

@Data
public class Student {private int no;private String name;public static void main(String[] args) {Student student1=new Student();student1.setName("张三");student1.setNo(12);System.out.println(student1.hashCode());Map<Student,String> map=new HashMap<>();map.put(student1,"student1");student1.setName("111");System.out.println(student1.hashCode());System.out.println(map.get(student1));}
}

输出：

779078
52846
null

可以神奇地看到，hashCode明显被修改了，并且hashMap也取不到值，这是怎么回事？
原来，Lombok的@Data注解相当于5个注解：

• @Getter
• @Setter
• @RequiredArgsConstructor
• @ToString
• @EqualsAndHashCode

相当于重写了hashCode，只要属性发生变化，再次输出时，hashCode就会不同。

如果将代码反编译后，不难发现。

public class Student {private int no;private String name;public int hashCode() {int PRIME = true;int result = 1;int result = result * 59 + this.getNo();Object $name = this.getName();result = result * 59 + ($name == null ? 43 : $name.hashCode());return result;}
}

3.2 String实现hashCode

    public int hashCode() {int h = hash;if (h == 0 && value.length > 0) {char val[] = value;for (int i = 0; i < value.length; i++) {h = 31 * h + val[i];}hash = h;}return h;}

可以看出，相同的字符串调用hashCode()方法，得到的值是一样的，与内存地址、进程、机器无关。代码似乎很简单，但是一定要归纳出来他的实现过程。

注：n为字符串长度。

如果字符串相等，hashCode必然一样；如果hashCode一样，字符串不一定相等，因为计算时可能发生溢出。

为什么计算时选择31？

1. 31是个奇质数，不大不小，一般质数非常适合hash计算，偶数相当于移位运算，容易溢出，数据信息丢失。如果太小，则产生的哈希值区间小；太大则容易溢出，数据信息丢失。
2. 31 * i == (i << 5) - i。非常易于维护，将移位代替乘除，会有性能的提升，并且JVM执行时能够自动优化成这个样子。
3. 通过实验计算，选用31后出现hash冲的概率相比于其他数字要小。

拓展阅读：https://segmentfault.com/a/1190000010799123

最后

底层源码还是很深奥的，知识都是互通的。最后物理，数学都融合在一起哈哈，还是很微妙的~
文章如有错误，欢迎指出~
卑微求 ，祝大佬们头发越来越茂密哈~

参考文章：
https://blog.csdn.net/weixin_30566111/article/details/97126305
https://www.zhihu.com/question/29976202/answer/161619770?utm_source=wechat_session&utm_medium=social&utm_oi=962422947708968960
https://segmentfault.com/a/1190000010799123
https://www.it1352.com/958039.html
https://www.zhihu.com/question/2795