[JAVA] Equals와 HashCode를 재정의하는 이유

이건회·2022년 12월 30일

Java

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공부한 이유

우테코 프리코스 미션을 수행하며 다른 참가자 분들의 코드를 열심히 구경하던 중, equals와 hashcode 메소드를 오버라이딩하여 사용하는 코드를 적지 않게 확인할 수 있었다. 그런데 정작 이 방법을 왜 사용하는지, 또 어떻게 사용하는지에 대한 지식이 전무했기에, 본 기회를 통해 인지하고 넘어가고자 하였다.

정의

equals에 대하여 : 동일성과 동등성의 개념

일단 이 equals를 이해하기 위해서 동일성과 동등성의 개념을 다시 짚고 넘어가 보도록 하자

동일성

동일성은 말 그대로 객체 A와 객체 B가 완전히 같은 하나의 객체라는 것이다. 즉 메모리에 저장된 주소공간이 완전히 같을 경우, "객체 A와 B는 동일하다" 라고 표현 가능하다.

즉 반대로 표현하면 객체의 상태가 완전히 같아도, 주소공간이 다르면 동일한 객체가 아니다 라고 표현할 수 있는 것이다.

동등성

동등성은 위와 달리, 두 객체의 주소공간이 같아도 단순히 가지고 있는 값만 같다면 "A와 B는 동등하다" 라고 표현한다.

이 동일성과 동등성의 차이를 코드를 통해 보자

class Main {
  public static void main(String[] args) {
    String Man1 = "lee";
    String Man2 = "lee";
    System.out.println(Man1 == Man2); //true
    System.out.println(Man1.equals(Man2)); //true
  }
}

그런데 위 코드에서는 Man1과 Man2의 동일성과 동등성이 모두 보장되는 것을 볼 수 있다. 이는 객체에 값이 실제 값을 저장한느 원시 타입(Primitive)으로 저장되었고, 원시 타입은 단순히 값을 비교하여 동일성을 판단하기 때문이다.

class Main {
  public static void main(String[] args) {
    String Man1 = new String("lee");
    String Man2 = new String("lee");
    System.out.println(Man1 == Man2); //false
    System.out.println(Man1.equals(Man2)); //true
  }
}

따라서 위 코드 처럼 new String을 통해 참조 타입으로 변수를 생성한 경우, 참조 타입은 주소 공간을 저장하므로 주소 공간이 다른 Man1과 Man2는 동일성이 보장되지 않고 동등성만 보장 된다.

equals & hashcode 사용 이유

equals의 필요성

나는 먼저 근본적으로 equals가 필요한 이유는 객체지향의 "캡슐화" 개념 때문이라고 생각했다. 결국 캡슐화를 보장해 내부 상태 정보를 숨긴 채로 두 객체의 동등성 정보를 파악해야 하는데, 따라서 상태 간 비교가 아닌 더 큰 개념에서 객체와 객체 자체를 비교하기 위해서 equals라는 메소드를 재정의해 동등성을 판단해야 한다고 생각했다.

즉 객체에게 "너 얘랑 같냐?"라고 질문만 던질 수 있도록 하는 것이다.

또 추가적으로 들은 조언은...단순하게 생각해서 동등성 관리 제대로 안해서 같은 클라이언트를 다른 놈으로 인식해버리면 서비스가 어떻게 되겠냐는 말이었다.

따라서 equals를 구현하지 않을 경우

public static void main(String[] args) {
        Car car1 = new Car(1,"sonata");
        Car car2 = new Car(1,"sonata");
        System.out.println(car1.equals(car2)); //false
    }

다음과 같이 객체 내부 상태가 완전히 같아도 동등성을 보장할 수 없다.

equals 사용 예시 - equals만 재정의

public class Car {

    private final int id;
    private final String name;

    public Car(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) {
            return true;
        }
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) {
            return false;
        }

        Car car = (Car) o;

        if (id != car.id) {
            return false;
        }
        return Objects.equals(name, car.name);
    }
}

따라서 equals를 다음과 같이 재정의하면

public static void main(String[] args) {
        Car car1 = new Car(1,"sonata");
        Car car2 = new Car(1,"sonata");
        System.out.println(car1.equals(car2)); //true
    }

위와 같은 테스트에서 동등성이 보장됨을 확인할 수 있다.

그럼 hashcode는 왜 필요할까? - Hash Collection 객체 때문

위의 예시만 본다면 equals만 잘 재정의하면 모든 객체의 동등성이 보장될 것 같지만, 아쉽게도 모든 객체가 그렇지는 않다.
이 예외는 Hash 값을 사용하는 Hash Collection 자료구조(HashMap, HashSet, HashTable) 때문에 일어난다

public static void main(String[] args) {
        Set<Car> cars = new HashSet<>();
        cars.add(new Car(1, "sonata"));
        cars.add(new Car(1, "sonata"));

        System.out.println(cars.size()); // 2 -> HashSet 사이즈가 1이 아닌 2임 
    }

위의 예시를 보자, 만약 컬렉션에 중복되지 않은 객체를 넣으라는 요구사항이 있다고 가정해 보자
중복을 불허하는 Set을 사용하여 완전히 상태가 같은 객체를 두 번 set에 집어넣었다. 이론상으로는 중복이기에 Hashset의 길이가 1이어야 하지만 프로그램을 돌리면 길이가 2가 나온다. 동등성 보장에 실패한 것이다.

보장되지 않는 이유는?

참고한 블로그에 사진으로 이 내용이 명확히 설명되어 인용을 하도록 하겠다
위에서 언급 한 Hash를 사용하는 Collection들(HashMap, HashSet, HashTable)은 객체의 동동성 비교를 다음 과정과 같이 수행한다

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

즉, 일단 hashcode값이 서로 같아야만 equals 메소드로 객체비교를 수행하는 것이다. Hashcode가 다르면 동등성 비교는 입구컷이라는 뜻

따라서 상태 값이 같을 때, Hashcode 또한 같도록 오버라이딩 해야 한다!

public class Car {

    private final int id;
    private final String name;

    public Car(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) {
            return true;
        }
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) {
            return false;
        }

        Car car = (Car) o;

        if (id != car.id) {
            return false;
        }
        if (name != null ? !name.equals(car.name) : car.name != null) {
            return false;
        }

        return true;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = id;
        result = 31 * result + (name != null ? name.hashCode() : 0);
        return result;
    }
}

따라서 다음과 같이 hashCode를 재정의해주는데, 나는 그냥 인텔리제이의 generate를 사용했고, 실제로도 hashcode 재정의를 사람이 직접 수행하는 경우는 많이 없다고 한다.

public static void main(String[] args) {
        Set<Car> cars = new HashSet<>();
        cars.add(new Car(1, "sonata"));
        cars.add(new Car(1, "sonata"));

        System.out.println(cars.size(); // 1 -> 동등성 보장
    }

따라서 테스트를 수행하면 set의 사이즈가 정상적으로 1로 출력된다.