再论java双等号==和equals的区别

看到这个标题,是不是觉得刚学java三天的同学都会回答?的确,这道题的定位是送分题,但是事情似乎并没有这么简单。最近去某培训机构招聘的时候,把这道题出给刚培训出来的同学们,结果20个人里只有两个人比较准确地回答出了这个问题。在听到这个问题时,大部分培训班学生的答案是“双等号用于比较地址,equals用于比较内容”。如果满分是10分的话,这个回答我觉得只能给3分。下面我们就比较严谨地来讨论一下这道送分题。

首先,为什么把二者放在一起比较?因为二者的作用看起来是一致的,都是用于比较两个变量(或字面量)是否一致。既然二者同时在java语法中存在,就说明二者的效果实际上是不一致的。

第一个区别在于双等号是二元比较运算符,equals是一个方法。有人说,这不是废话么?此言差矣。确定它们的定位才能明确它们的使用范围。作为运算符,双等号可以用于连接两个基本类型的变量(或字面量),也可以连接两个对象。相比之下,equals只能用来连接两个对象,一个作为调用方,一个作为参数。

第二个区别在于比较方式不同。

双等号==

对于基本类型数据,双等号用于比较二者的值是否相等,如

int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a == b); // false

对于引用类型的变量,双等号用于比较二者是否指向一个对象,如Student有两个字段name和age

Student john = new Student("John", 25);
Student mary = new Student("Mary", 25);
System.out.println(john == mary); // false

equals方法

equals方法不能用于比较基本类型数据。
equals方法是java.lang.Object类中的方法,由于Object类是java中的老祖宗,所有的类都默认继承自Object类,也就默认有了equals方法。那么Object类中的equals方法是怎么实现的呢?通过查阅源码,我们发现,Object类中的实现方式就是使用双等号。即在不重写equals方法的情况下,equals方法和双等号的比较结果应该是一致的(这里没有考虑对象为null的情况,如果调用的对象为null,将引发空指针异常)。

 public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
 }

那么equals用于比较内容的说法从何而来呢?这是因为很多我们常用的类都重写了equals方法,比如String。换句话说,只有重写了equals方法的类,比较双等号和equals才有意义。
接下来,我们就看一下几种特殊的类中双等号和equals都是如何表现的。

String

比较两个字符串的内容是否相等时,应该使用equals方法,因为String类对equals方法进行了重写。

// String的equals方法
public boolean equals(Object anObject) {
        if (this == anObject) {
            return true;
        }
        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = value.length;
            if (n == anotherString.value.length) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

对于字符串,有时候我们不一定会比较它们的内容,可能会比较两个字符串是否指向同一对象,这时我们就需要使用双等号进行比较。那么使用双等号比较字符串会出现什么样的结果呢?我们来看一些例子:

String a = "abc";
String b = "abc";
String c = new String("abc");
String d = new StringBuilder("abc").toString();
String e = new String("abc").intern();
String f = "ab" + "c";
String g = new String("ab") + new String("c");

System.out.println(a == b); // true
System.out.println(a == c); // false
System.out.println(a == d); // false
System.out.println(a == e); // true
System.out.println(a == f); // true
System.out.println(a == g); // false

怎么样小伙伴们,和你们想象的结果一样么?我们来一一分析这些比较结果。

首先是a和b比较的结果为true。有人可能会问,双等号不是比较两个对象是不是同一个对象么?字符串a和b为什么指向同一个对象呢?这里就要引入字符串常量池的概念了。为了提高效率,java在使用字符串的时候并不会每次都生成一个新的字符串,而是在内存中分配一块区域作为常量池,遇到字符串的变量时,优先到常量池中找是否有相同的字符串,如果有的话,直接复用当前的字符串,如果没有的话,再创建新的字符串对象。在上面的例子中,a是字符串"abc"首次出现,因此在常量池中新建了"abc"这一字符串常量(实际上是在编译期创建的)。当变量b再次使用"abc"字符串时,直接复用常量池中的字符串。因此,a和b实际上指向的是同一个对象。

那么a和c的比较结果为什么又是false呢?因为变量c显式地调用了String的构造池,这时字符串将无视常量池中是否有相同的变量,强制重新创建一个字符串,创建的字符串也不会加入常量池中。因此,a和c指向的不是同一个对象。

我们再来看a和d的比较结果。d中使用了StringBuilder,字符串字面量"abc"作为StringBuilder的参数,按理说不会创建新的字符串呀。问题出在后面的toString()方法上,想要把StringBuilder转换为String对象,就需要调用toString()方法。通过查看toString()方法的源码,我们发现在该方法中调用了String的构造器,因此和c一样,重新创建了字符串的对象。

 @Override
 public String toString() {
     // Create a copy, don't share the array
     return new String(value, 0, count);
}

a和e的比较结果比较有意思。e明明调用了String的构造器,为什么比较结果为true呢?关键在于后面的intern()方法,这个方法大家可能不太熟悉,它的作用就是判断常量池中有没有对应的字符串,如果有的话,直接复用该字符串,如果没有的话,创建字符串并加入常量池中。也就是说,调用了intern()方法之后,效果和直接使用字面量是相同的。事实上,按照官方文档的说法,字符串字面量和字符串常量都属于被intern的字符串。调用intern()方法之后,a和e指向了同一个字符串对象。

a与f和g的比较结果我们一起看。先说a和f,变量f创建字符串时,使用了字符串拼接。java在编译过程中,如果发现能够计算的结果,会在编译期直接将结果计算出来。也就是说,编译结束后,f变量也是字符串"abc"这一字面量了。a和f完全相同,根据上述常量池的原理,a和f指向同一对象。再来看g,变量g使用String的构造器进行字符串拼接,由于需要创建对象,在编译期编译器无法对该结果进行求值,因此g只能等待运行期创建两个字符串对象,再进行拼接,二者不会指向同一个对象。

类似地还可以引申出很多种字符串之间进行比较的方式,有兴趣的同学可以自己进行尝试。顺便一提,由于jdk7中将字符串的常量池由方法区移到堆中。使用双等号比较字符串是否指向同一对象时,使用jdk7之前和之后的版本比较结果可能有所不同。

包装类

接下来我们来看一下包装类应该使用双等号还是equals进行比较。我们首先尝试像基本类型一样用双等号进行比较。

Integer a = 1;
Integer b = 1;
System.out.println(a == b);

输入上述代码,我们的编辑器给我们了一个大大的警告:"包装类型间的相等判断应该用equals较,而不是=="。但是我们看一下比较结果呢?控制台输出了一个true。诶?包装类之间也可以用双等号进行比较么?我们把a和b的值都换成129,再次运行程序,控制台输出了一个false。到底发生了什么?原来java的语言规范规定了整数的包装类型Integer类需要对值在-128到127之间的对象进行缓存,缓存在第一次使用该数字时进行初始化。在JVM中,我们还可以通过 -XX:AutoBoxCacheMax=<size>来设置缓存值的范围。同理,其他和整型相关的包装类也存在-128到127之间的缓存,包括Character、Byte、Short、Long。但是这里明确一下,缓存仅仅是为了提高效率的设计,并非为了进行比较。因此,对于包装类,我们应该老老实实的使用equals来比较两个对象包装的值是否相等,否则可能出现意想不到的效果。

自定义类

在使用自定义类时,双等号用于比较两个变量是否指向同一对象,而equals用于自定义规则的比较。如果我们想使用equals方法对两个自定义类的对象进行比较,就必须要重写equals方法,大多数情况下应该同时重写hashCode方法。下面还是以Student类为例,先看一下IDE自动生成的equals方法(这里使用了Objects工具类,Objects.equals方法实际上就是封装了对象的equals方法):

 @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) {
            return true;
        }
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) {
            return false;
        }
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age &&
                Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }

可以看出,默认情况下IDE生成的代码是对所有字段分别进行比较,如果全部相等,则两个对象相等。我们可以进行修改,选择其中一部分字段进行比较。

总结

总结一下,双等号是二元操作符,可以用于比较基本类型的值是否相等,或者用于比较引用类型的变量是否指向同一对象;equals是Object类中的方法,默认与双等号行为一致,可以通过重写该方法实现自定义规则的比较。常用的类中字符串和包装类应使用equals来比较其内容是否相同。

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