[Java] equals vs '==' & hashCode

Java에서는 두 개의 데이터가 같은지 비교할 때 equals() 메서드나 '==' 비교연산자를 통해 비교한다. 이들의 차이에 대해서 한번 정리해보자.

 

Java에는 크게 두 가지 데이터 타입이 존재한다.

 

원시 타입의 데이터는 '==' 비교연산자로만 두 데이터가 같은지 비교할 수 있으며 equals() 메서드는 사용할 수 없다. 왜냐하면 equals() 메서드는 Object 클래스의 메서드이기 때문에 원시 타입의 데이터는 사용할 수 없다.

​반면, 참조 타입의 데이터는 Object 클래스를 상속받기 때문에 '==' 비교연산자와 equals() 메서드 모두 사용이 가능하다. 그렇다면 두 방법은 뭐가 다른 것일까?

​

'==' 비교연산자는 두 객체의 주소를 비교하여 동일한지 판단한다.​​ 즉, 두 객체가 같은 주소를 가리키는 객체일 경우에만 true를 반환한다.

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		String a = new String("A");
		String b = a;
		String c = new String("A");
		
		System.out.println(a == b);
		System.out.println(a == c);
	}
}

 

a와 b는 같은 주소를 가리키는 동일한 객체이기 때문에 true를 반환하였고 a와 c는 서로 다른 객체이기 때문에 false를 반환한 것을 확인할 수 있다.

​

그렇다면 equals() 메서드는 어떨까? 결론부터 말하면 equals() 메서드도 마찬가지로 두 객체가 같은 주소를 가리키는 동일한 객체일 경우에만 true를 반환한다.

​그 이유는 Object 클래스의 equals() 메서드가 다음과 같이 '==' 비교연산자를 통해 두 객체가 동일한지 확인하기 때문이다.

 

그럼 두 개가 동일한 것이 아닌가?라고 의문이 들 수도 있다. 그렇다면 다음 코드의 실행 결과를 한번 보도록 하자.

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		String a = new String("A");
		String b = a;
		String c = new String("A");
		
		System.out.println(a == b);
		System.out.println(a.equals(b));
		
		System.out.println(a == c);
		System.out.println(a.equals(c));
	}
}

 

결과를 보면 이상한 점을 발견할 수 있다. 분명히 equals 메서드나 '==' 비교연산자 모두 두 객체가 동일한 주소를 가리키는지를 판단한다고 하였는데 a.equals(c)의 결과를 보면 a와 c는 서로 다른 객체임에도 불구하고 true를 반환한 것을 확인할 수 있다.

​

그 이유는 String 클래스에서 Object 클래스의 equals() 메서드를 오버라이딩하여 재정의하였기 때문이다.

 

1번 구간은 기존의 equals() 메서드처럼 두 객체가 같은 주소를 가리키는지를 판단하는 부분이다. 하지만 2번 구간을 보면 두 객체의 문자열 구성이 동일하다면 true를 반환하도록 구현해 놓은 것을 확인할 수 있다.

​즉, String 클래스의 equals 함수는 문자열이 같은지를 비교하는 역할을 수행하도록 두 객체가 다른 주소를 가리키더라도 같은 문자열이라면 동일하다고 판단하도록 구현한 것이다.

​이처럼 equals() 메서드는 클래스에서 오버라이딩을 통해 자신의 입맛대로 재정의할 수 있다는 부분에서 '==' 비교연산자와 차이가 발생한다. '==' 비교연산자의 상위 호환이라고 생각하면 쉽다.

하지만 '==' 비교연산자는 equals() 메서드에 포함될 수도 있고 포함되지 않을 수도 있다. 이건 equals() 메서드를 재정의하는 개발자에게 달렸다.

​

마지막으로 hashCode() 메서드에 대해서 알아보도록 하자.

​hashCode() 메서드도 equals() 메서드와 마찬가지로 Object 클래스의 메서드이다. Object의 hashCode() 메서드는 객체의 메모리 주소를 이용해서 hashCode를 생성해주기 때문에 객체마다 다른 hashCode를 가진다.

​hashCode는 간단히 말해서 객체를 식별하는 정수값을 의미한다.

​그렇다면 객체마다 hashCode가 다르니 equals() 메서드처럼 hashCode() 메서드를 통해 두 객체가 동일한지를 판단할 수 있지 않을까? 이것도 equals() 메서드처럼 클래스에서 어떻게 구현하느냐에 따라 다르다.

​

한번 String 클래스의 hashCode()를 살펴보자.

 

해싱은 충돌을 피하기 위해 해시 함수로 소수를 사용한다. 여기서 31은 소수이면서 홀수인 특별한 숫자로 해시 함수로 사용되었다.

​

즉, hashCode() 메서드는 "ABC"라는 String 객체가 있으면 'A', 'B, 'C'를 각각 해시 함수를 적용하여 "ABC"의 해시 값을 정해주는 것이다. 이는 다른 객체더라도 같은 문자열이면 동일한 해시값을 가진다.

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		String a = new String("ABC");
		String b = new String("ABC");
		System.out.println(a.hashCode() + " == " + b.hashCode());
	}
}

 

a와 b는 다른 객체임에도 불구하고 같은 해시값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 즉, String 클래스에서 hashCode() 메서드로 두 객체가 동일한지는 판단할 수 없다.

​

그렇다면 HashSet, HashMap, HashTable 등 Hash를 사용하는 컬렉션 프레임워크는 어떨까?

​결론부터 말하면 Hash를 사용하는 자료구조는 hashCode() 메서드로 두 객체가 동일한지 판단할 수는 없지만 판단하기 위해 활용된다.

​Hash를 사용하는 자료구조는 두 객체가 동일한지 판단하기 위해 먼저 hashCode() 메서드를 통해 두 객체의 해시값이 같은지를 판단하고, 만약 같다면 equals() 메서드를 통해 동일한지 판단한다.

​

Hash를 사용하는 자료구조는 이론상 Key의 값을 찾을 때 O(1)의 시간 복잡도가 걸린다. 그 이유는 Key에 HashCode()를 적용시킨 해시값을 통해 Key에 해당하는 Value가 저장된 인덱스를 단번에 찾을 수 있기 때문이다.

​그렇다면 Hash를 이용한 자료구조는 hashCode() 메서드를 통해 두 객체가 같은지 판단할 수 있을 것 같은데 왜 hashCode() 메서드로 두 객체가 동일한지를 판단할 수 없는 걸까?

​

그 이유는 메모리 한계상 Hash를 활용한 자료구조의 크기는 한정적이기 때문에 해시 충돌로 인해 다른 Key를 가지는 객체여도 같은 해시 값을 가질 수 있는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.

​이러한 상황을 해결하기 위해 hashCode() 메서드로 확인한 후 equals() 메서드로 한 번 더 확인해 주는 것이다.

​

그렇다면 어차피 결국 equals() 메서드를 통해 확인하는데 equals() 메서드만 재정의하여 사용하면 되는데 왜 굳이 hashCode()도 재정의해서 사용하는 것일까?

​이는 논리적 결함을 없애기 위해서이다.

​hashCode() 메서드를 재정의하지 않았다면 같은 객체라도 해시값이 다를 수 있다. 즉, HashTable에서 해당 객체가 저장된 버킷을 찾을 수 없는 경우가 발생하게 된다. 이는 Hash를 사용하는 이유에 모순된다.

​반대로 equals() 메서드를 재정의하지 않는다면 객체가 저장된 버킷은 찾을 수 있지만 해당 객체가 자신과 같은 객체인지 비교할 수 없기 때문에 null을 리턴하게 된다.

​즉, 둘 다 재정의하지 않는다면 Hash 자료구조를 사용할 수 없게 된다. 그렇기 때문에 두 메서드를 모두 재정의하여 사용하는 것이다.