동일성(identity) 과 동등성(equality) 은 무엇이고, 동일성을 어떻게 보장하는거지!? 🤔

msung99·2023년 10월 28일
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학습배경

최근 우테코 프리코스에 참여하면서, 동일성(identity)동등성(equality) 라는 키워드에 대해 처음 접하게 되었습니다. 이들에 대한 이해도가 부족하다고 생각이 들었기때문에, 이번 기회에 학습해보고자 합니다.


원활한 설명을 위해, 우선 아래와 같은 사용자 정의 클래스를 정의했다고 가정하겠습니다.

class Position {
  private int currentPosition;
  
  Position(int currentPosition){
    this.currentPosition = currentPosition;
  }
}

동일성 (Identity)

동일성은 두 비교대상이 바라보고 있는 실제 인스턴스 객체의 메모리 주소 가 같음을 의미하는 것 입니다. 동일성에 대한 비교는 == 비교연산자로 확인할 수 있게됩니다.

Position pos1 = new Position(10);
Position pos2 = pos1;
System.out.println(pos1 == pos2); // true

예를들어 위 코드에서 pos2 를 생성시에 새로운 인스턴스를 생성하는 것이 아니라, 기존 객체인 pos1 를 대입받았습니다. 이 결과로 pos1 과 pos2 이 같은 메모리 주소에 위치한 같은 인스턴스를 바라보게 됩니다. 객체는 각자의 고유한 식별자를 가지고 있는데, 이 식별자가 같으면 동일하다고 판단하게 됩니다.


동등성(equality)

반면 동등성은 비교 대상의 두 객체가 논리적으로 동일한 값을 저장 및 표현하고 있는지를 의미하는 것입니다. 쉽게말해, 메모리 주소값을 비교하는 것이 아니라 "논리적으로 동일한지" 를 비교하는 것입니다. 동등성 비교를위해, 자바에선 equals()hashCode() 를 재정의해야합니다.

예를들어 지갑에 100원이 있고 집에 100원이 있다고 해봅시다. 분명히 둘은 엄연히 다른 객체(물체) 이기 떄문에 동일성 에 있어선 서로 다른 객체라는 결과를 얻게됩니다. 반명 둘은 논리적으론 100원이라는 면에선 같은 동전이므로, 동등성의 결과로는 같은 객체라는 결과를 얻게됩니다.

public class Bridge {
    private final String path;
    // ... (생략)
    
    @Override
    public boolean equals(Object object){
        if(object == this) {
            return true;
        }
        if(object == null || getClass() != object.getClass()) {
            return false;
        }

        Bridge otherPath = (Bridge) object;
        return path.equals(otherPath.path);
    }

    @Override
    public int hashCode(){
        return Objects.hash(path);
    }
}

만약 2개의 Bridge 라는 VO 가 있을때, 이 둘을 equals()hashCode() 를 재정의후 둘의 path 필드가 동일하다면 동일하다는 결과를 도출해내는 것은 동등성(equality) 이 보장된 것입니다.


hashCode 는 왜 재정의 해야하는가?

hashCode

우선 hashCode 에 대해 이해할 필요가 있습니다. 객체의 hashCode객체를 식별하는 하나의 고유 정수값을 말합니다. Object.hashCode() 메소드가 객체의 hashCode 를 반환하는 것이며, 이 메소드는 객체의 메모리 버전을 이용해서 hashCode 를 만들어 반환하기 때문에, 각 객체마다 고유한 다른 해시코드 값을 가집니다.

따라서 객체의 동일성 이 아니라 논리적인 동등성 을 비교할시엔 hashCode() 를 오버라이딩할 필요가 있습니다. 자바의 컬렉션에서 HashSet, HashMap, HashTable 같은 경우도 두 객체가 동등한지 논리적 동등성을 비교하기 떄문입니다.

equals() 와 hashCode() 를 함께 재정의해야 하는 이유

본론으로 돌아가서, 왜 equals()hashCode() 중에 하나만 재정의하면 어떻게될까요?

우선 논리적 동등성을 비교시, hash 값을 사용하는 컬렉션(HashSet, HashMap, HashTable) 은 객체가 논리적으로 동일한지 비교시 hashCode() 값을 먼저 비교하고, 이후에 equals() 를 비교하게 됩니다. 이 둘의 결과가 모두 true 라면 논리적으로 동일하다고 판별하게 됩니다.

Object.hashCode()는 객체의 고유한 주소값을 int 값으로 해싱하여 변환하므로, 객체마다 다른 값을 리턴합니다. 따라서 해싱 기반 컬렉션에 저장된 서로 다른 두 객체를 비교시, 해싱된 값이 다르므로 논리적으로 다르다고 판단되는 방식입니다.

hashCode() 만 재정의하고, equals() 는 재정의 안한 경우

만약 hashCode() 만 재정의한다면 hashCode() 가 만든 해시값을 이용해 컬렉션에 객체가 저장된 버킷을 찾을순 있습니다. 그러나 해싱된 값이 동일해도 equals() 로 비교시에 논리적으로 서로 같은 객체인지 판별할 수 없기 때문에 null 이 반환됩니다. 즉, 논리적 동일성을 비교할 수 없으므로 원하는 객체를 찾을 수 없게됩니다.

equals() 만 재정의하고, hashCode() 는 재정의 안한 경우

반대로 equals() 만 재정의한다면 같은 VO 라도 컬렉션에 저장된 각 객체마다 해시코드 값이 달라지므로, hashCode() 반환값이 다르기때문에 동일한 VO 의 동일성이 false 가 나오게됩니다.

hashCode 재정의 방법

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

인텔리제이와 같은 IDEA 에서 제공하는 기능을 사용하면, Objects.hash 메소드를 호출하는 로직으로 hashCode 메소드를 재정의해줍니다. Objects.hash 메서드는 hashCode 메서드를 재정의하기 위해 간편히 사용할 수 있는 메서드이지만 속도가 느립니다. 인자를 담기 위한 배열이 만들어지고 인자 중 기본 타입이 있다면 박싱과 언박싱도 거쳐야 하기 때문이죠.

따라서 성능에 민감하지 않은 경우라면 Object.hash 로 간편하게 재정의하되, 민감한 경우만 직접 재정의해줍시다. 참고로 대부분의 프로그램은 Objects.hash 를 활용하여 재정의해도 문제 없습니다.

직접 오버라이딩을 하는 경우는, 벨덤의 가이드라인 Guide to hashCode() in Java 을 참고하자.


참고

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