Java - 동일성과 동등성 ( ==, equals() )

동일성과 동등성 (Identity, Equality)

자바에서 객체를 비교할 때는 동일성과 동등성이 무엇인지 알고 비교해야 한다.

동일성(Identity) : 메모리 내 주소값이 같은지 비교한다.
동등성(Equality) : 논리 값, 같은 정보가 동등한지 비교한다.

동일성

동일성 (Identity) : 동일하다는 뜻

동일성은 동일하다는 뜻으로 객체 비교 시 두 객체가 완전히 같은 경우를 의미한다.
비교 대상의 두 객체가 가르키는 메모리 주소가 같은것을 의미한다

Member member1 = new Member("영수");
Member member2 = member1;

자바에서 메모리 주소를 비교하는 연산은 == 연산자로 확인할 수 있다.

변수는 stack영역에 생성되는데, 이 stack영역에 있는 변수는 heap영역에 있는 객체를 가리키게 된다.
이 때 두 변수가 동일한 객체를 가리키게 되므로 두 변수는 동일하다고 할 수 있다.

Primitive 타입은 객체가 아닌 값을 비교하므로 == 연산자를 통한 비교시 내용이 같으면 동일하다고 한다.

• 변수 선언부는 JVM Runtime Data Area의 Stack 영역에 저장되고, 해당 변수에 저장된 상수는 Runtime Constant Pool에 저장된다.

• JVM Stack의 변수 선언부는 해당 Runtime Constant Pool의 주소값을 가지게 되고 어떠한 변수가 같은 상수를 저장하고 있다면, 이 두 변수는 같은 Runtime Constant Pool의 주소값을 가지기 때문에 엄밀히 말하자면 primitive type 역시 주소값 비교가 이루어지는 것이다.

동등성

동등성 (equality) : 동등하다는 뜻

두 객체가 같은 정보(필드 등)를 갖고 있는 경우를 의미한다.
동등성은 변수가 참조하는 객체의 메모리상 다르더라도 내용만 같으면 두 변수는 동등하다고 이야기 할 수 있다.

Member member1 = new Member("영수");
Member member2 = new Member("영수");

자바에서 동등성을 비교하는 연산은 equals() 메소드를 사용하여 판별할 수 있다.
new 키워드를 사용하여 두 객체를 메모리에 할당하고 변수가 가리키게 했으므로 두 변수는 heap영역에 있는 서로 다른 객체를 참조하게 된다.

Primitive 타입은 객체가 아니므로 .equals() 메소드를 사용할 수 없다.

또한 String 클래스는 예외이다 이유는 밑에 적도록 하겠다.

자바에서 객체 비교를 할 때에는 equals() 메소드를 오버라이딩 하고 비교 해야 한다.
그 이유는 모든 자바 클래스의 최상위 타입 Object 클래스의 equals() 메소드에 있다.

JPA에서 사용되는 Entity를 비교할 때는 다르다. 영속성 컨텍스트가 동일성을 보장해 주기 때문이다.

Object.equals()와 Equals() 오버라이딩

Object 클래스에 있는 equals 메소드를 보자.

// in Object.java

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

객체를 == 비교 하고 있다.

== 비교는 힙 메모리 상 주솟값을 비교하는데, 두 객체가 가진 값(필드 등)이 같더라도 new 연산을 통해 새로 생성되었다면 무조건 false라고 나오게 된다.
이 때 equals 메소드를 오버라이딩 해서 사용할 수 있다.

다음 두 예제를 보자.
첫 번째는 오버라이딩 안한 equals()가 숨겨져 있다.
두 번째는 equals()를 오버라이딩 한 예제이다.

//1 번 예제
public class Number {

      private Long id;

      private String name;

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

• 자바에서 모든 클래스는 Object 클래스를 상속받고, 그에 따른 Object.equals()를 상속 받아서 오버라이딩을 안하게 된다면 ==비교를 사용하는 equals() 메서드를 사용하게 되므로 동등성 비교에 실패하게 된다.
• 그러므로 다음과 같이 오버라이딩이 필요하다.

public class Member {

    private Long id;

    private String name;

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) {
            return true;
        }
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) {
            return false;
        }
        Member member = (Member) o;
        return Objects.equals(id, member.id) && Objects.equals(name, member.name);
    }

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

equals()와 hashcode() 메소드를 오버라이딩 하여서 필드의 값을 비교하게 되었으므로 두 객체의 연산 결과는 true가 될 것이다.

그러므로 객체 동등성 비교 (equals()) 시에는 equals()와 hashcode()를 같이 사용해야 하며, 직접 비교 대신 Objects.equals() 메소드를 사용해야 한다 !

• Objects.equals() ?
  • null safe하게 equals 연산을 할 수 있는 Object의 유틸 클래스이다.

equals() 메소드를 오버라이딩 할 때는 hashcode()도 같이 오버라이딩 해야 한다.

HashCode

객체 해시 코드란?

• 객체를 식별하는 하나의 정수 값

자바 클래스의 최상위 타입인 Object의 hashCode() 메서드는 객체의 메모리 번지수를 이용해 해시 코드를 만들어 리턴한다.

즉, Heap 영역에 있는 객체마다 다른 값을 가지게 된다.

hashcode() 오버라이딩

객체의 값을 동등성(equals()) 비교시 hashCode()를 오버라이딩해야 하는 이유는, 자바 컬렉션 프레임워크에서 HashSet, HashMap, HashTable은 다음과 같은 방법으로 두 객체가 동등한지 비교하기 때문이다.

1. hashCode() 메소드를 실행해서 리턴된 해시코드 값이 같은지를 본다.
2. 해시 코드값이 다르면 다른 객체로 판단하고, 해시 코드값이 같으면 equals()메소드로 다시 비교한다.

이 hashcode가 같고 equals() 가 true여야 동등 객체로 판단한다.
즉, 해시코드 값이 다른 엔트리끼리는 동치성 비교를 시도조차 하지 않는다.

그리고 Hash Table을 사용하는 자료형에서는 데이터가 존재하는지 확인하기 위해 해싱 알고리즘을 사용한다.

해싱된 결과를 주소값으로 찾아가서 그곳에 같은 자료가 있는지 확인해야 하기 때문이다.

해싱 알고리즘에 사용되는 값이 hashCode이다.

그러므로 equals()를 오버라이딩 해야 할 때는 hashcode도 오버라이딩 해야 한다

hashCode()는 어떻게 작동하는가?

자바에서의 해시코드 규약

• equals 비교에 사용되는 정보가 변경되지 않았다면, 애플리케이션이 실행되는 동안 그 객체의 hashCode 메소드는 몇 번을 호출해도 일관되게 항상 같은 값을 반환해야 한다.(단, 애플리케이션을 다시 실행한다면 이 값이 달라져도 상관없다.)
• equals(Object)가 두 객체를 같다고 판단했다면, 두 객체의 hashCode는 똑같은 값을 반환해야 한다.
• equals(Object)가 두 객체를 다르다고 판단했더라도, 두 객체의 hashCode가 서로 다른 값을 반환할 필요는 없다. 단, 다른 객체에 대해서는 다른 값을 반환해야 해시테이블의 성능이 좋아진다.

결론

1. 동일성(Identity) : == 연산을 통해 메모리 내 주소값이 같은지 비교하는 것.

2. 동등성(Equality) : equals() & hashCode() 를 통해 같은 정보(필드 등)가 같은지 비교하는 것.

3. equals() 메소드에서는 "두 객체가 같다" 의 기준이 될 필드들을 비교하도록 재정의하며, hashcode() 도 재정의 해야 한다.

4. hashCode 메소드에서는 "두 객체가 같다" 의 기준이 되는 값을 위해 필드들의 값으로 hashCode를 만들도록 재정의한다.

객체를 비교하기 위해서는 equals()와 hashcode()를 오버라이딩 하자.

동일하면 동등하지만, 동등하다고 동일한 것은 아니다.

hashcode가 같아도 equals()는 true가 아닐 수 있다.

String은 동일성 비교(==)를 해도 true가 나올 수 있다?

• https://0soo.tistory.com/76

JVM에서는 String을 조금 특별히 관리한다.
String을 생성하는 방법은 2가지가 있는데 new 연산자와 리터럴("")를 이용해서 생성할 수 있다.
JVM은 String에 값을 할당할 때, 객체의 영역인 heap 영역이 아니라, constant pool 영역으로 찾아간다. 그리고 constant pool 영역에 이전에 같은 값을 가지고 있는 String 객체가 있다면, 그 객체의 주소값을 반환하여 참조하도록 한다.

String 클래스의의 equals()를 보자

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

String 클래스는 위와 같이 equals() 를 재정의하여 인자로 전달된 String의 문자열을 비교하고 있다.

1. == 키워드를 통해 두 객체의 동일성 여부를 판단하고,
2. 두 객체가 동일하지 않다면 String 인지 판단,
3. 문자 배열로 바꾼 뒤 문자 하나 하나가 같은지 비교한다.

이 때, 모든 조건을 통과한다면 두 String 객체의 내용이 같은 것이므로 동등하다고 판별한다.

참조

• https://steady-coding.tistory.com/534
• https://pomo0703.tistory.com/17
• https://creampuffy.tistory.com/140