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hashCode 的值是怎么生成的?对象内存地址吗?

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先看一个最简单的打印

System.out.println(new Object());

会输出该类的全限定类名和一串字符串:

java.lang.Object@6659c656

@符号后面的是什么?是 hashcode 还是对象的内存地址?还是其他的什么值?

其实@后面的只是对象的 hashcode 值,16进制展示的 hashcode 而已,来验证一下:

Object o = new Object();
int hashcode = o.hashCode();
// toString
System.out.println(o);
// hashcode 十六进制
System.out.println(Integer.toHexString(hashcode));
// hashcode
System.out.println(hashcode);
// 这个方法,也是获取对象的 hashcode;不过和 Object.hashcode 不同的是,该方法会无视重写的hashcode
System.out.println(System.identityHashCode(o));

输出结果:

java.lang.Object@6659c656
6659c656
1717159510
1717159510

那对象的 hashcode 到底是怎么生成的呢?真的就是内存地址吗?

本文内容基于 JAVA 8 HotSpot

hashCode 的生成逻辑

JVM 里生成 hashCode 的逻辑并没有那么简单,它提供了好几种策略,每种策略的生成结果都不同。

来看一下 openjdk 源码里生成 hashCode 的核心方法

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() ;
  } else
  if (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 ;
  } else
  if (hashCode == 2) {
     value = 1 ;            // for sensitivity testing
  } else
  if (hashCode == 3) {
     value = ++GVars.hcSequence ;
  } else
  if (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;
}

从源码里可以发现,生成策略是由一个 hashCode 的全局变量控制的,默认为5;而这个变量的定义在另一个头文件里:

  product(intx, hashCode, 5,                                            
         "(Unstable) select hashCode generation algorithm" ) 

源码里很清楚了……(非稳定)选择 hashCode 生成的算法,而且这里的定义,是可以由 jvm 启动参数来控制的,先来确认下默认值:

java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep hashCode

intx hashCode                                  = 5                                   {product}
openjdk version "1.8.0_282"
OpenJDK Runtime Environment (AdoptOpenJDK)(build 1.8.0_282-b08)
OpenJDK 64-Bit Server VM (AdoptOpenJDK)(build 25.282-b08, mixed mode)

所以我们可以通过 jvm 的启动参数来配置不同的 hashcode 生成算法,测试不同算法下的生成结果:

-XX:hashCode=N

现在来看看,每种 hashcode 生成算法的不同表现。

第 0 种算法

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();
  }

这种生成算法,使用的一种Park-Miller RNG的随机数生成策略。不过需要注意的是……这个随机算法在高并发的时候会出现自旋等待

第 1 种算法

if (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 ;
}

这个算法,真的是对象的内存地址了,直接获取对象的 intptr_t 类型指针

第 2 种算法

if (hashCode == 2) {
    value = 1 ;            // for sensitivity testing
}

这个就不用解释了……固定返回 1,应该是用于内部的测试场景。

有兴趣的同学,可以试试-XX:hashCode=2来开启这个算法,看看 hashCode 结果是不是都变成 1 了。

第 3 种算法

if (hashCode == 3) {
    value = ++GVars.hcSequence ;
}

这个算法也很简单,自增嘛,所有对象的 hashCode 都使用这一个自增变量。来试试效果:

System.out.println(new Object());
System.out.println(new Object());
System.out.println(new Object());
System.out.println(new Object());
System.out.println(new Object());
System.out.println(new Object());

//output
java.lang.Object@144
java.lang.Object@145
java.lang.Object@146
java.lang.Object@147
java.lang.Object@148
java.lang.Object@149

果然是自增的……有点意思

第 4 种算法

if (hashCode == 4) {
    value = intptr_t(obj) ;
}

这里和第 1 种算法其实区别不大,都是返回对象地址,只是第 1 种算法是一个变体。

第 5 种算法

最后一种,也是默认的生成算法,hashCode 配置不等于 0/1/2/3/4 时使用该算法:

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 ;
  }

这里是通过当前状态值进行异或(XOR)运算得到的一个 hash 值,相比前面的自增算法和随机算法来说效率更高,但重复率应该也会相对增高,不过 hashCode 重复又有什么关系呢……

本来 jvm 就不保证这个值一定不重复,像 HashMap 里的链地址法就是解决 hash 冲突用的

总结

hashCode 可以是内存地址,也可以不是内存地址,甚至可以是 1 这个常数或者自增数!想用什么算法,它都可以!

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