String hashCode() 文档与实现

Question

下面是 String.hashCode() 方法的源代码片段，来自 Java 8（准确地说是 1.8.0_131）

/**
 * Returns a hash code for this string. The hash code for a
 * {@code String} object is computed as
 * <blockquote><pre>
 * s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
 * </pre></blockquote>
 * using {@code int} arithmetic, where {@code s[i]} is the
 * <i>i</i>th character of the string, {@code n} is the length of
 * the string, and {@code ^} indicates exponentiation.
 * (The hash value of the empty string is zero.)
 *
 * @return  a hash code value for this object.
 */
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;
}

您可以看到，文档说，hashCode() 是使用以下公式计算的

s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]

虽然实际实现不同

for (int i = 0; i < value.length; i++) {
    h = 31 * h + val[i];
}

我漏掉了什么明显的东西吗？请帮助我。

Answer 1

实施是正确的，需要注意的是可能会发生整数溢出（在这里没关系，它不会造成任何损害）。它使用 Horner's method 进行多项式计算。

下面是示例字符串的步骤 "CAT"。

h = 0

第一个循环：

i = 0
h = 31 * 0 + 'C' (67) = 67

第二个循环：

i = 1
h = 31 * 67 + 'A' (65) = 2142

第三个循环：

i = 2
h = 31 * 2142 + 'T' (84) = 66486

让我们从代码中推导出公式。这里，n 是 i 在字符串 s 中的索引。 for 循环的每次迭代都执行此公式。

h_n = 31h_n-1 + s_n

h0 /* after loop i = 0 */ = s[0]
h1 /* after loop i = 1 */ = 31*h0 + s[1] = 31*s[0] + s[1]
h2 /* after loop i = 2 */ = 31*h1 + s[2] = 31*(31*s[0] + s[1]) + s[2]
h = 31*31*s[0] + 31*s[1] + s[2]

您看到的 31 次方的指数是因为每个循环在添加下一个字符的值之前乘以另一个 31 的因数。

Answer 2

通过一些例子最容易看出会发生什么。让我们采用长度为 n 的字符串 s 和上述所有符号。我们将分析迭代的循环迭代。我们将 h_old 称为 h 在当前迭代开始时的值，h_new 表示 h 在当前迭代结束时的值。很容易看出迭代 i 的 h_new 将是迭代 i + 1.

的 h_old

╔═════╦════════════════════════════╦═════════════════════════════════════════════════╗
║ It. ║ h_old                      ║ h_new                                           ║
╠═════╬════════════════════════════╬═════════════════════════════════════════════════╣
║ 1   ║ 0                          ║ 31*h_old + s[0] =                               ║
║     ║                            ║          s[0]                                   ║
║     ║                            ║                                                 ║
║ 2   ║ s[0]                       ║ 31*h_old + s[1] =                               ║
║     ║                            ║ 31      *s[0] +          s[1]                   ║
║     ║                            ║                                                 ║
║ 3   ║ 31  *s[0] +    s[1]        ║ 31^2    *s[0] + 31      *s[1] +    s[2]         ║
║     ║                            ║                                                 ║
║ 4   ║ 31^2*s[0] + 31*s[1] + s[2] ║ 31^3    *s[0] + 31^2    *s[1] + 31*s[2] + s[3]  ║
║ :   ║ :                          ║ :                                               ║
║ n   ║ ...                        ║ 31^(n-1)*s[0] + 31^(n-2)*s[1] + ... + 31^0*s[n] ║
╚═════╩════════════════════════════╩═════════════════════════════════════════════════╝

(Table 用 Senseful 生成)

31 的幂是通过循环和 h 与 31 的常数乘法（利用乘法的 distributivity）创建的。正如我们在 table 的最后一行中看到的那样，这正是文档所说的。

String hashCode() 文档与实现

String hashCode() documentation vs implementation

java

string

hashcode

java-8