[Java] equals와 hashCode

equals와 hashCode

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Java의 모든 클래스는 Object 클래스를 암시적으로 상속받고 있다. 모든 클래스의 조상인 Object 클래스에서는 모든 클래스가 공통적으로 포함하고 있어야 하는 기능을 제공한다.

그 중 오늘은 equals와 hashCode 메서드에 대해서 알아보려고 한다. 그 전에 객체의 동일성과 동등성에 대한 개념부터 짚고 넘어가야 한다.

 

 

객체의 동일성과 동등성

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동일성(Identity)

동일성은 두 객체가 같은 메모리 주소 값을 가지는 경우를 의미한다. 같은 주소 값을 가지고 있기 때문에 두 변수가 모두 같은 객체를 가리킨다.

두 변수의 동일성은 == 연산자를 통해 확인할 수 있다. 또한 후술할 equals 메서드의 기본 구현도 == 연산자를 통해 이루어지기 때문에 동일성을 비교한다.

동등성(Equality)

동등성은 두 객체가 같은 내용을 가지고 있는 경우를 의미한다. 객체의 주소가 다르더라도 내용이 같으면 두 객체는 동등하다.

두 객체가 동일하면 동등하지만, 동등하다고 동일한 것은 아니다.

 

 

equals()

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equlas 메서드는 기본적으로 2개의 객체의 참조가 같은지 동일성을 확인하도록 구현되어 있어 == 연산자와 같은 동작을 하게 된다.

//Object 클래스의 기본 equals 구현
public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
}

객체의 동등성을 비교하기 위해서는 equals 메서드를 재정의 해줘야 한다. 대표적으로 String이나 Integer, Long과 같은 래퍼 클래스에서도 equals 메서드가 오버라이딩되어 있다.

//Long 클래스의 equals
public boolean equals(Object obj) {
        if (obj instanceof Long) {
            return value == ((Long)obj).longValue();
        }
        return false;
    }

 

위의 Long 클래스에서 equals()를 재정의하여 longValue()로 값을 비교하여 동등성을 비교하고 있다.

Member 클래스를 만들어서 직접 equals를 오버라이딩하는 과정을 진행해보도록 하자

Member는 각 email을 고유한 값으로 가진다고 가정하면 같은 email을 가진 멤버는 동등하다고 판단할 수 있다.

public class Member {
	private final String email;
	private final int age;
	private final String name;

	public Member(String email, int age, String name) {
		this.email = email;
		this.age = age;
		this.name = name;
	}
}

 

우선 equals()를 재정의하지 않은 상태에서 결과를 찍어보면, 같은 이메일을 가진 멤버임에도 다른 메모리 주소를 가지고 있기 때문에 equals()의 결과가 false로 출력되는 것을 확인할 수 있다.

public class EqualsAndHashCode {
	public static void main(String[] args) {
		Member member1 = new Member("test@gmail.com", 22, "홍길동");
		Member member2 = new Member("test@gmail.com", 22, "홍길동");
		Member member3 = new Member("test2@gmail.com", 28, "홍길동");

		System.out.println(member1.equals(member2)); //false
	}
}

 

이번에는 Member에 equals를 동등성을 비교하도록 오버라이드 한 상태에서 다시 같은 코드를 실행해보면 같은 객체로 취급된다.

public class Member {
	private final String email;
	private final int age;
	private final String name;

	@Override
	public boolean equals(Object o) {
		if (this == o) // 동일성 검사
			return true;
		if (o == null || getClass() != o.getClass())
			return false;
		Member member = (Member)o;
		return email.equals(member.email);
	}
}

public class EqualsAndHashCode {
	public static void main(String[] args) {
		Member member1 = new Member("test@gmail.com", 22, "홍길동");
		Member member2 = new Member("test@gmail.com", 22, "홍길동");
		Member member3 = new Member("test2@gmail.com", 28, "홍길동");

		System.out.println(member1.equals(member2)); //true
	}
}

 

hashCode()

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hashCode 메서드는 각 객체의 유일한 정수값을 반환한다. Object 클래스에서는 heap에 저장된 객체의 메모리 주소를 반환하도록 구현되어 있지만 항상 그런 것은 아니다.

//Object 클래스의 hashCode()
public native int hashCode();

Object 클래스의 hashCode는 native로 선언되어 있다. native는 메서드가 JNI(Java Native Interface)라는 native code로 구현되었음을 의미하는데, native는 메서드에만 적용 가능한 제어자로 C나 C++ 등 Java가 아닌 언어로 구현된 부분을 Java에서 이용하고자 할 때 사용된다.

 

Long의 hashCode()

Long에서는 hashCode 메서드를 재정의하여 static 메서드에서 hashCode 값을 계산하도록 구현되어 있다. 이렇게 재정의하면 메모리 주소를 기반으로 생성하던 hashCode와 달리 value 값으로 hashCode가 생성되므로 동등성을 비교할 수 있게 된다.

@Override
    public int hashCode() {
        return Long.hashCode(value);
    }

    public static int hashCode(long value) {
        return (int)(value ^ (value >>> 32));
    }

 

equals()와 hashCode()를 같이 재정의해야 하는 이유

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equals()만 재정의하더라도 객체끼리의 동등성을 확인하는 데에는 문제가 없다. 그러나 hashCode를 재정의 하지 않는 경우 hash 값을 사용하는 Collection(HashSet, HashMap, HashTable)을 사용할 때 문제가 발생한다.

public class EqualsAndHashCode {
	public static void main(String[] args) {
		Member member1 = new Member("test@gmail.com", 22, "홍길동");
		Member member2 = new Member("test@gmail.com", 22, "홍길동");
		Member member3 = new Member("test2@gmail.com", 28, "홍길동");

		Set<Member> members = new HashSet<>();
		members.add(member1);
		members.add(member2);
		members.add(member3);
		
		System.out.println(members.size()); // 3
	}
}

 

위 코드에서 member1과 member2는 동등하기 때문에 중복이 허용되지 않는 Set에 삽입했을 경우 size가 2가 되는 것을 기대할 수 있다.

하지만 hashCode를 재정의하지 않으면 메모리 주소로 객체를 비교하기 때문에 같은 값을 가진 객체여도 다른 해시값을 반환하여 Set에 모두 저장되므로 size는 3이 출력된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 Member 클래스에 hashCode 메서드도 오버라이드하여 재정의 해야 한다.

public class Member {
	@Override
	public int hashCode() {
		return Objects.hash(email);
	}
}

Objects.hash 메서드는 hashCode 메서드를 재정의하기 위해 간편하게 사용할 수 있는 메서드지만 속도가 느리다는 단점이 있다. 성능에 아주 민감하지 않은 대부분의 프로그램은 사용해도 문제 없지만 민감한 경우에는 직접 정의해주는 것이 좋다.

hashCode를 오버라이드 한 이후 위의 코드를 다시 실행하면 HashSet의 Size가 기대했던 대로 2가 출력되는 것을 확인할 수 있다.

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참고

https://mangkyu.tistory.com/101

https://tecoble.techcourse.co.kr/post/2020-07-29-equals-and-hashCode/

https://creampuffy.tistory.com/140