你應該知道的Hash和isEqual的深層次解析(一)—— 兩個方法剖析以及他們之間的關系

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V1.0 2017.09.15

前言

+ (NSUInteger)hash;- (BOOL)isEqual:(id)object;都是NSObject類中的方法,也就是說所有的類都可以調(diào)用這兩個方法來實現(xiàn)相應的功能,他們兩個的功能和深層次原理是什么呢?下面我們開始一起研究。

isEqual方法

1. isEqual方法的基本作用

這個大概大家都知道的作用就是用來比較是否相等,但是具體比較什么相等呢?還有就是和==有什么區(qū)別呢?這里有幾點需要注意:

  • ==對于基本數(shù)據(jù)類型,比較的是值是否相等;而對于對象類型,==運算符比較的是對象的地址,也就是說判斷是否是一個對象。
  • - (BOOL)isEqual:(id)object;方法比較的是對象是否相等,不是指地址。并且非對象不能使用此方法。

下面我們看一個簡單的例子。

- (void)demoEqual
{
    UIColor *color1 = [UIColor colorWithRed:0.5 green:0.5 blue:0.5 alpha:1.0];
    UIColor *color2 = [UIColor colorWithRed:0.5 green:0.5 blue:0.5 alpha:1.0];
    
    NSInteger number1 = 20;
    NSInteger number2 = 20;
    
    if (color1 == color2) {
        NSLog(@"== YES");
    }
    else {
        NSLog(@"== NO");
    }
    
    if (number1 == number2) {
        NSLog(@"== YES");
    }
    else {
        NSLog(@"== NO");
    }
    
    if ([color1 isEqual:color2]) {
        NSLog(@"isEqual YES");
    }
    else {
       NSLog(@"isEqual NO");
    }

}

從上面可以看出來:

  • 由于color1和color2不是一個對象,地址不一樣。
  • ==判斷的是是否是同一個地址,所以color1 == color2會輸出NO,而[color1 isEqual:color2]判斷的是對象是否相等,這里顯然是相等的。

2. 幾種常見的isEqual方法

  • NSString isEqualToString
  • NSDate isEqualToDate
  • NSArray isEqualToArray
  • NSDictionary isEqualToDictionary
  • NSSet isEqualToSet
  • NSAttributedString -isEqualToAttributedString:
  • NSData -isEqualToData:
  • NSHashTable -isEqualToHashTable:
  • NSIndexSet -isEqualToIndexSet:
  • NSNumber -isEqualToNumber:
  • NSOrderedSet -isEqualToOrderedSet:
  • NSTimeZone -isEqualToTimeZone:
  • NSValue -isEqualToValue:

這里需要注意:

  • 當比較上面任意類型的兩個對象時,建議盡量使用上面的方法,而不建議使用isEqual方法。

3. NSArray的isEqual方法的內(nèi)部實現(xiàn)

下面我們就是猜測一下NSArray對象調(diào)用isEqual方法的內(nèi)部可能實現(xiàn),實際上可能會更復雜,還是直接看代碼。

@implementation NSArray (Approximate)

- (BOOL)isEqualToArray:(NSArray *)array 
{
  if (!array || [self count] != [array count]) {
    return NO;
  }

  for (NSUInteger idx = 0; idx < [array count]; idx++) {
      if (![self[idx] isEqual:array[idx]]) {
          return NO;
      }
  }

  return YES;
}

- (BOOL)isEqual:(id)object 
{
  if (self == object) {
    return YES;
  }

  if (![object isKindOfClass:[NSArray class]]) {
    return NO;
  }

  return [self isEqualToArray:(NSArray *)object];
}
@end

4. 自定義對象的isEqual內(nèi)部實現(xiàn)

這個簡單的例子是借鑒別人的,我這里只給出源碼,就不自己去驗證了。感興趣的可以自己進行驗證。

@interface Person : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, strong) NSDate *birthday;

@end
- (BOOL)isEqual:(id)object 
{
    if (self == object) {
        return YES;
    }

    if (![object isKindOfClass:[Person class]]) {
        return NO;
    }

    return [self isEqualToPerson:(Person *)object];
}

- (BOOL)isEqualToPerson:(Person *)person 
{
    if (!person) {
        return NO;
    }

    BOOL haveEqualNames = (!self.name && !person.name) || [self.name isEqualToString:person.name];
    BOOL haveEqualBirthdays = (!self.birthday && !person.birthday) || [self.birthday isEqualToDate:person.birthday];

    return haveEqualNames && haveEqualBirthdays;
}

上面是一個簡單的例子,猜測的內(nèi)部實現(xiàn),實際上可能會比這復雜很多。

5. 其實你可以定義任何對象是否相等

這里說明的是,如果你重寫isEqual方法的時候,在哪個類中重寫,就用那個類調(diào)用isEqual方法,就可以隨意實現(xiàn)是否相等。

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

#pragma mark -  Override Base Function

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];

    [self demoObject];
}

- (BOOL)isEqual:(id)object
{
    return YES;
}

#pragma mark -  Object Private Function

- (void)demoObject
{
    UIFont *font = [UIFont systemFontOfSize:30.0];
    
    if ([self isEqual:font]) {
        NSLog(@"isEqual YES");
    }
    else {
        NSLog(@"isEqual NO");
    }
}

@end

下面看輸出結(jié)果

2017-09-15 12:05:34.119 qswwqes[1996:713751] isEqual YES

這里我重寫了isEqual方法,所以控制器VC類調(diào)用這個方法,就可以和UIFont對象相等了,還是很好玩的,當然我們比并不建議這么做,這里只是玩玩而已,目的是加深大家對這個方法的理解和使用。


Hash

該方法仍然是NSObject中的方法,是一個類方法,也就是說任何類都可以調(diào)用這個方法,返回的結(jié)果是一個NSInteger值。

1. Hash Table

Hash表其實是一種數(shù)據(jù)結(jié)構,我們平時在數(shù)組中查找成員的時候,就是遍歷,這是一個解決方案,但是,如果數(shù)組的規(guī)模如果很大的時候,那么查找起來將會很浪費時間,有沒有更好的方法呢?有,那就是借助哈希表。

哈希表的工作原理就是當成員加入到哈希表中時,會給他分配一個哈希值,標識改成員在集合中的位置,通過位置標識可以將查找的時間復雜度降低到很低的一個水平。分配的Hash值,就是用+ (NSUInteger)hash這個類方法計算得到的,并且改方法返回的Hash值最好是唯一的。

Hash Table不是順序地存儲元素(0,1,...,n-1),哈希表在存儲器中分配n個位置,并且使用函數(shù)來計算該范圍內(nèi)的位置。 哈希函數(shù)是確定性的,并且良好的散列函數(shù)以相對均勻的分布生成值,而不會太計算昂貴。 當兩個不同的對象計算相同的哈希值時,發(fā)生哈希沖突。 當這種情況發(fā)生時,散列表將從碰撞點尋找,并將新對象放置在第一個可用的位置。 隨著哈希表變得更加擁擠,碰撞的可能性增加,這導致花費更多的時間來尋找可用空間(這就是具有均勻分布的哈希函數(shù)的好處)。

關于實現(xiàn)自定義哈希函數(shù)的最常見的誤解之一就是確認結(jié)果,認為散列值必須是不同的。

下面看一下基于哈希表查找某個成員的過程。

  • 通過hash值直接找到查找目標的位置。
  • 如果目標位置上有多個相同hash值得成員,在按照數(shù)組模式進行查找。

2. hash方法的調(diào)用時機

我們可以重寫hash方法。

- (NSUInteger)hash
{
    NSUInteger hash = [super hash];
    NSLog(@"hash = %ld", hash);
    return hash;
}

通過重寫該方法進行驗證,可以發(fā)現(xiàn)只有NSSetNSDictionary添加新的對象的時候會調(diào)用。NSSetNSDictionary根據(jù)hash值查找成員來提高查找效率。

In reality, a simple XOR over the hash values of critical properties is sufficient 99% of the time(對關鍵屬性的hash值進行位或運算作為hash值)。

所以對上面Person類的hash方法可以如下重寫實現(xiàn)。

- (NSUInteger)hash 
{
    return [self.name hash] ^ [self.birthday hash];
}

3. hash方法和isEqual的關系

hash方法和isEqual到底是什么關系呢?簡單來說就是hash值是對象判等的必要非充分條件。擴展來說,如果兩個對象相等,那么他們的hash值一定相等,但是,如果兩個對象的哈希值相等是不能一定推出來這兩個對象是相等的。

為了優(yōu)化NSSetNSDictionary判斷成員相等的效率,一般會如下:

  • 先判斷集合成員的hash值是否和目標的hash值是否相等,如果不等直接就判斷不相等,如果相等進入下面步驟。
  • hash值相同的情況下,再對對象進行判等,作為最終的判斷結(jié)果。

參考文章

[1. Equality Written by Mattt Thompson — August 26th, 2013]
2. iOS開發(fā) 之 不要告訴我你真的懂isEqual與hash!

后記

未完,待續(xù)~~~

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