Porovnávání v Javě

Tomáš Pitner, Radek Ošlejšek, Marek Šabo
tomp@fi.muni.cz

Porovnávání a pořadí (uspořádání)

  • Obecně rozlišujeme, zda chceme zjišťovat shodnost (rovnost, ekvivalenci):

    • mezi dvěma primitivními hodnotami
    • mezi dvěma objekty

  • U primitivních hodnot jsou rovnost i pořadí určeny napevno a nelze je změnit.
  • U objektů lze porovnání i uspořádání programově určovat.

Rovnost primitivních hodnot

  • Rovnost primitivních hodnot zjišťujeme pomocí operátorů:

    • == (rovná se)
    • != (nerovná se)

  • U integrálních typů funguje bez potíží
  • U čísel floating-point (double, float) je třeba porovnávat s určitou tolerancí
1 == 1 // true
1 == 2 // false
1 != 2 // true

1.000001 == 1.000001 // true
1.000001 == 1.000002 // false
Math.abs(1.000001 - 1.000002) < 0.001 // true

Uspořádání primitivních hodnot

  • Uspořádání primitivních hodnot funguje pomocí operátorů <, ⇐, >=, >
  • U primitivních hodnot nelze koncept uspořádání ani rovnosti programově měnit.
Uspořádání není definováno na typu boolean, tj. neplatí false < true! 
1.000001 <= 1.000002  // true

Jak chápat rovnost objektů

Identita objektů, ==

vrací true při rovnosti odkazů, tj. když oba odkazy ukazují na tentýž objekt

Rovnost obsahu, metoda equals

vrací true pri logické ekvivalenci objektů (musí být explicitně nadefinované)

Person pepa1 = new Person("Pepa");
Person pepa2 = new Person("Pepa");
Person pepa3 = pepa1;

pepa1 == pepa2; // false
pepa1 == pepa3; // true

Porovnávání objektů pomocí ==

  • Porovnáme-li dva objekty prostřednictvím operátoru == dostaneme rovnost jen v případě, jedná-li se o dva odkazy na tentýž objekt.
  • Jedná-li se o dva byť obsahově stejné objekty, ale existující samostatně, pak == vrátí false.
Objekty jsou identické = odkazy obsahují stejnou adresu objektu.

Porovnávání objektů dle obsahu

Rovnost obsahu, metoda equals:

  • Dva objekty jsou rovné (rovnocenné), mají-li stejný obsah.
  • Na zjištění rovnosti se použije metoda equals, kterou je potřeba překrýt.
  • Pro nadefinování rovnosti bude hlavička metody vždy vypadat následovně:
@Override
public boolean equals(Object o)
  • Parametrem je objekt typu Object.
  • Jestli parametr není objekt typu <class-name>, obvykle je potřeba vrátit false.
  • Pak se porovnají jednotlivé vlastnosti objektů a jestli jsou stejné, metoda vráti true.

Porovnávání objektů — komplexní číslo

Dvě komplexní čísla jsou stejná, když mají stejnou reálnou i imaginární část.

public class ComplexNumber {
  private int real, imag;

  public ComplexNumber(int r, int i) {
    real = r; imag = i;
  }
  @Override
  public boolean equals(Object o) {
    if (this.getClass() != o.getClass()) return false;

    ComplexNumber that = (ComplexNumber) o;
    return this.real == that.real
        && this.imag == that.imag;
  }
}

Porovnávání objektů — osoba I

Popis kódu na následujícím slajdu:

  • Dvě osoby budou stejné, když mají stejné jméno a rok narození.
  • Rovnost nemusí obsahovat porovnání všech atributů (porovnání age je zbytečné, když máme yearBorn).
  • String je objekt, proto pro porovnání musíme použít metodu equals.
  • Klíčové slovo instanceof říká "mohu pretypovat na daný typ".
Metoda equals musí být reflexivní, symetrická i tranzitivní (javadoc).

Porovnávání objektů — osoba II

public class Person {
  private String name;
  private int yearBorn, age;

  public Person(String n, int yB) {
    name = n; yearBorn = yB; age = currentYear - yB;
  }
  @Override
  public boolean equals(Object o) {
    if (!(o instanceof Person)) return false;

    Person that = (Person) o;
    return this.name.equals(that.name)
        && this.yearBorn == that.yearBorn;
  }
}

Porovnávání objektů — použití

ComplexNumber cn1 = new ComplexNumber(1, 7);
ComplexNumber cn2 = new ComplexNumber(1, 7);
ComplexNumber cn3 = new ComplexNumber(1, 42);
cn1.equals(cn2); // true
cn1.equals(cn3); // false

Person karel1 = new Person("Karel", 1993);
Person karel2 = new Person("Karel", 1993);

karel1.equals(karel2); // true

karel1.equals(cn1); // false
cn2.equals(karel2); // false

Chybějící equals

Co když zavolám metodu equals aniž bych ji přepsal?

Použije se původní metoda equals ve tříde Object:

public boolean equals(Object obj) {
  return (this == obj);
}

Původní equals funguje přísným způsobem — rovné jsou jen identické objekty.

Jak porovnat typ třídy

Je this.getClass() == o.getClass() stejné jako o instanceof Person?

  • Ne! Jestli třída Manager dědí od Person, pak:
manager.getClass() == person.getClass() // false
manager instanceof Person // true

  • Co tedy používat?

    • instanceof porušuje symetrii x.equals(y) == y.equals(x)
    • getClass porušuje tzv. Liskov substitution principle

  • Záleží tedy na konkrétní situaci.

Metoda hashCode

  • Při překrytí metody equals nastává dosud nezmíněný problém.
  • Jakmile překryjeme metodu equals, měli bychom současně překrýt i metodu hashCode.
  • Metoda hashCode je také ve třídě Object, tudíž ji obsahuje každá třída.
@Override
public int hashCode()

  • Metoda vrací celé číslo pro daný objekt tak, aby:

    • pro dva stejné (equals) objekty musí vždy vrátit stejnou hodnotu
    • jinak by metoda měla vracet _různé hodnoty (není to nezbytné a ani nemůže být vždy splněno)
    • složité třídy mají více různých objektů než je všech hodnot typu int

Příklad hashCode I

public class ComplexNumber {
  private int real;
  private int imag;

  ...

  @Override
  public boolean equals(Object o) { ... }

  @Override
  public int hashCode() {
    return 31*real + imag;
  }
}

Příklad hashCode II

public class Person {
  private String name;
  private int yearBorn, age;
  ...
  @Override
  public boolean equals(Object o) { ... }

  @Override
  public int hashCode() {
    int hash = name.hashCode();
    hash += 31*hash + yearBorn;
    return hash;
  }
}

Obecný hashCode

Nejlépe je vytvářet metodu následujícím způsobem (31 je prvočíslo):

@Override
  public int hashCode() {
    int hash = attribute1;
    hash += 31 * hash + attribute2;
    hash += 31 * hash + attribute3;
    hash += 31 * hash + attribute4;
    return hash;
  }

A nebo ji generovat (pokud víte, co to dělá :-))

Proč hashCode

  • Metoda se používá v hašovacích tabulkách, využívá ji například množina HashSet.
  • Při zjištění, jestli se prvek X nachází v množině, metoda vypočítá její haš (hash).
  • Pak vezme všechny prvky se stejným hašem a zavolá equals (haš mohl být stejný náhodou).
  • Jestli má každý objekt unikátní haš, pak je tato operace konstantní.
  • Jestli má každý objekt stejný haš, pak je operace contains lineární!
Jestli se hashCode napíše špatně (nevrací pro stejné objekty stejný haš) nebo zapomene — množina nad danou třídou přestane fungovat!

Uspořádání objektů

  • Budeme probírat později
  • V Javě neexistuje přetěžování operátorů <, ⇐, >, >=
  • Třída musí implementovat rozhraní Comparable a její metodu compareTo
← →

/