자바 객체의 동일성(identity)와 동등성(equality)
학습배경
최근 우테코 프리코스에 참여하면서, 동일성(identity) 와 동등성(equality) 라는 키워드에 대해 처음 접하게 되었습니다. 이들에 대한 이해도가 부족하다고 생각이 들었기때문에, 이번 기회에 학습해보고자 합니다.
원활한 설명을 위해, 우선 아래와 같은 사용자 정의 클래스를 정의했다고 가정하겠습니다.
class Position {
private int currentPosition;
Position(int currentPosition){
this.currentPosition = currentPosition;
}
}동일성 (Identity)
동일성은 두 비교대상이 바라보고 있는 실제 인스턴스 객체의 메모리 주소 가 같음을 의미하는 것 입니다. 동일성에 대한 비교는 == 비교연산자로 확인할 수 있게됩니다.
Position pos1 = new Position(10);
Position pos2 = pos1;
System.out.println(pos1 == pos2); // true예를들어 위 코드에서 pos2 를 생성시에 새로운 인스턴스를 생성하는 것이 아니라, 기존 객체인 pos1 를 대입받았습니다. 이 결과로 pos1 과 pos2 이 같은 메모리 주소에 위치한 같은 인스턴스를 바라보게 됩니다. 객체는 각자의 고유한 식별자를 가지고 있는데, 이 식별자가 같으면 동일하다고 판단하게 됩니다.
동등성(equality)
반면 동등성은 비교 대상의 두 객체가 논리적으로 동일한 값을 저장 및 표현하고 있는지를 의미하는 것입니다. 쉽게말해, 메모리 주소값을 비교하는 것이 아니라 "논리적으로 동일한지" 를 비교하는 것입니다. 동등성 비교를위해, 자바에선 equals() 와 hashCode() 를 재정의해야합니다.
예를들어 지갑에 100원이 있고 집에 100원이 있다고 해봅시다. 분명히 둘은 엄연히 다른 객체(물체) 이기 떄문에 동일성 에 있어선 서로 다른 객체라는 결과를 얻게됩니다. 반명 둘은 논리적으론 100원이라는 면에선 같은 동전이므로, 동등성의 결과로는 같은 객체라는 결과를 얻게됩니다.
public class Bridge {
private final String path;
// ... (생략)
@Override
public boolean equals(Object object){
if(object == this) {
return true;
}
if(object == null || getClass() != object.getClass()) {
return false;
}
Bridge otherPath = (Bridge) object;
return path.equals(otherPath.path);
}
@Override
public int hashCode(){
return Objects.hash(path);
}
}만약 2개의 Bridge 라는 VO 가 있을때, 이 둘을 equals() 와 hashCode() 를 재정의후 둘의 path 필드가 동일하다면 동일하다는 결과를 도출해내는 것은 동등성(equality) 이 보장된 것입니다.
hashCode 는 왜 재정의 해야하는가?
hashCode
우선 hashCode 에 대해 이해할 필요가 있습니다. 객체의 hashCode 란 객체를 식별하는 하나의 고유 정수값을 말합니다. Object.hashCode() 메소드가 객체의 hashCode 를 반환하는 것이며, 이 메소드는 객체의 메모리 버전을 이용해서 hashCode 를 만들어 반환하기 때문에, 각 객체마다 고유한 다른 해시코드 값을 가집니다.
따라서 객체의 동일성 이 아니라 논리적인 동등성 을 비교할시엔 hashCode() 를 오버라이딩할 필요가 있습니다. 자바의 컬렉션에서 HashSet, HashMap, HashTable 같은 경우도 두 객체가 동등한지 논리적 동등성을 비교하기 떄문입니다.
equals() 와 hashCode() 를 함께 재정의해야 하는 이유
본론으로 돌아가서, 왜 equals() 와 hashCode() 중에 하나만 재정의하면 어떻게될까요?
우선 논리적 동등성을 비교시, hash 값을 사용하는 컬렉션(HashSet, HashMap, HashTable) 은 객체가 논리적으로 동일한지 비교시 hashCode() 값을 먼저 비교하고, 이후에 equals() 를 비교하게 됩니다. 이 둘의 결과가 모두 true 라면 논리적으로 동일하다고 판별하게 됩니다.
또 Object.hashCode()는 객체의 고유한 주소값을 int 값으로 해싱하여 변환하므로, 객체마다 다른 값을 리턴합니다. 따라서 해싱 기반 컬렉션에 저장된 서로 다른 두 객체를 비교시, 해싱된 값이 다르므로 논리적으로 다르다고 판단되는 방식입니다.
hashCode() 만 재정의하고, equals() 는 재정의 안한 경우
만약 hashCode() 만 재정의한다면 hashCode() 가 만든 해시값을 이용해 컬렉션에 객체가 저장된 버킷을 찾을순 있습니다. 그러나 해싱된 값이 동일해도 equals() 로 비교시에 논리적으로 서로 같은 객체인지 판별할 수 없기 때문에 null 이 반환됩니다. 즉, 논리적 동일성을 비교할 수 없으므로 원하는 객체를 찾을 수 없게됩니다.
equals() 만 재정의하고, hashCode() 는 재정의 안한 경우
반대로 equals() 만 재정의한다면 같은 VO 라도 컬렉션에 저장된 각 객체마다 해시코드 값이 달라지므로, hashCode() 반환값이 다르기때문에 동일한 VO 의 동일성이 false 가 나오게됩니다.
hashCode 재정의 방법
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name);
}인텔리제이와 같은 IDEA 에서 제공하는 기능을 사용하면, Objects.hash 메소드를 호출하는 로직으로 hashCode 메소드를 재정의해줍니다. Objects.hash 메서드는 hashCode 메서드를 재정의하기 위해 간편히 사용할 수 있는 메서드이지만 속도가 느립니다. 인자를 담기 위한 배열이 만들어지고 인자 중 기본 타입이 있다면 박싱과 언박싱도 거쳐야 하기 때문이죠.
따라서 성능에 민감하지 않은 경우라면 Object.hash 로 간편하게 재정의하되, 민감한 경우만 직접 재정의해줍시다. 참고로 대부분의 프로그램은 Objects.hash 를 활용하여 재정의해도 문제 없습니다.
직접 오버라이딩을 하는 경우는, 벨덤의 가이드라인 Guide to hashCode() in Java 을 참고하자.