@Data注解及其hashCode设值的研究

今天写原型模式的示例时，涉及到Object的clone方法，发现了一个问题，加了@Data的实体在使用clone方法之后，二者比对的hash值相同，使用get、set方法的实体，在使用clone方法之后，二者比对的hash值不同，把示例贴出来，如下：

1.使用@Data：

@Data
public class User implements Cloneable {
    private String name;
    private String sex;
    private Integer age;
    private School school;
    
    @Override
    protected User clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (User) super.clone();
    }

    @Data
    public static class School {
        private String name;
    }
}

2.使用getter、setter

public class User implements Cloneable {
    private String name;
    private String sex;
    private Integer age;
    private School school;
    
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }

    public School getSchool() {
        return school;
    }

    public void setSchool(School school) {
        this.school = school;
    }

    @Override
    protected User clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (User) super.clone();
    }

    public static class School {
        private String name;

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }
}

测试代码：

@Slf4j
public class MainTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        User user = new User();
        user.setName("张三");
        user.setAge(18);
        User.School school = new User.School();
        school.setName("华师小学");
        user.setSchool(school);

        User u2 = user.clone();
        User.School school2 = new User.School();
        school2.setName("华师小学");
        u2.setSchool(school2);

        log.info(JSON.toJSONString(user));
        log.info(JSON.toJSONString(u2));
        log.info("user:{}", user.hashCode());
        log.info("u2:{}", u2.hashCode());
        log.info("{}", user.hashCode() == u2.hashCode());
    }
}

使用@Data打印结果，hashCode相同：

使用getter、setter打印结果，hashCode不同：

经过上面的现象之后，我就有了疑问，在这之前我对@Data的了解仅仅局限于它简化了代码，依赖是lombok，包含了getter、setter方法等范围，对于其深层次的原理，我并不是很了解。因此趁着解决这个疑问的契机，研究一下@Data。

一、@Data的作用

@Data是lombok的组件，依赖是：

<dependency>
    <groupId>org.projectlombok</groupId>
    <artifactId>lombok</artifactId>
    <optional>true</optional>
</dependency>

相当于@Getter @Setter @RequiredArgsConstructor @ToString @EqualsAndHashCode这5个注解的合集。

(1)@Getter：实体类中的getXX()方法

(2)@Setter：实体类中的setXX()方法

(3)@RequiredArgsConstructor：替代@Autowired将类注入进来。但是前提是需要将注入的类加final或者使用@notnull注解，比如：

@RestController("userApi")
@RequestMapping(value = "/api/user")
@Data
public class UserApi {
    private final UserService userService;    
    /**
     * 查询用户信息
     */
    @ApiOperation(value = "查询用户信息", httpMethod = "POST")
    @GetMapping(path = "/test")
    public BaseResult<User> test(@Valid @NotEmpty(message = "uid不能为空") String uid) {
        return userService.queryUser(uid);
    }
}

但是如果不加final的话，调用该接口时就会报空指针，原因是userService为空

(4)@ToString：解析当前实体类的属性，会将属性以及属性值打印出来。如：

User(name=张三, sex=null, age=18)

不加ToString时只会打印当前对象的class的路径以及该class对象的hashCode的16进制值，如：

com.my.project.designmode.prototype.User@239963d8

(5)@EqualsAndHashCode：重写当前类的equals方法以及hashCode的方法。

二、解决问题

问题点：使用@Data打印的hashCode值和使用getter、setter不一样。

首先，之前有一个错误的认识，以为hashCode值就是虚拟机的存储地址，但是实际上hashCode值是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值。

然后，看加了@Data的class文件如下：

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by FernFlower decompiler)
//

package com.my.project.designmode.prototype;

public class User implements Cloneable {
    private String name;
    private String sex;
    private Integer age;
    private User.School school;

    protected User clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (User)super.clone();
    }
    //此处是构造方法、get、set、equals、canEqual、toString方法
    ......

    //hashCode
    public int hashCode() {
        int PRIME = true;
        int result = 1;
        Object $age = this.getAge();
        int result = result * 59 + ($age == null ? 43 : $age.hashCode());
        Object $name = this.getName();
        result = result * 59 + ($name == null ? 43 : $name.hashCode());
        Object $sex = this.getSex();
        result = result * 59 + ($sex == null ? 43 : $sex.hashCode());
        Object $school = this.getSchool();
        result = result * 59 + ($school == null ? 43 : $school.hashCode());
        return result;
    }

    public static class School {
        private String name;

        //此处是构造方法、get、set、equals、canEqual、toString方法
        ......

        public int hashCode() {
            int PRIME = true;
            int result = 1;
            Object $name = this.getName();
            int result = result * 59 + ($name == null ? 43 : $name.hashCode());
            return result;
        }
    }
}

通过上述的hashCode值可以看出来，hashCode值的计算是根据属性值的具体值计算出来的，因此如果两个类的属性、属性值完全相同，即使类名不同，那么他们的hashCode依旧是一样的。我在跟踪这个问题的时候，专门根据class文件中的hashCode的计算方式使用计算器计算了一下，结果是和打印的HashCode一样(感觉自己有点儿笨，后来才想到用程序带入值就可以计算了)。

各个值对应如下：

int age = Integer.valueOf(18).hashCode();
log.info("{}", age);//18
int uname = "张三".hashCode();
log.info("{}", uname);//774889
int sname = "华师小学".hashCode();
log.info("{}", sname);//659210033
int sname2 = "华师小学2".hashCode();
log.info("{}", sname2);//-1039325407

还有一个问题，使用@Data计算结果中，user和u2的hash值结果带-号，

原因是值太大，已经超出了int的范围(32位系统的范围- 2 ^ 31 ~2 ^ 31 - 1，换算成十进制为[-2147483648, 2147483647])，超出部分发生了数据溢出，二进制计算如下：

计算的结果为  3372415421
int的最大值   2147483647
已经超出，然后如何计算int溢出的结果呢？
先算一下超出多少：3372415421 - 2147483647 = 1224931774，使用Integer.hexString()转换为16进制：4902f9be，之后转换为二进制：
0100 1001 0000 0010 1111 1001 1011 1110
和2147483647的补码相加之后为：
  0100 1001 0000 0010 1111 1001 1011 1110
+
  0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
=
  1100 1001 0000 0010 1111 1001 1011 1101
计算原码(原码=补码减一的绝对值取反)，结果为：
  1100 1001 0000 0010 1111 1001 1011 1110
可以看出来，最前面的符号已经变为1，溢出了。
我用Integer.toBinaryString(-922551875)(负数时，此方法打印补码二进制)打印二进制结果，同样为：
  1100 1001 0000 0010 1111 1001 1011 1101
因此验证了结果为-922551875

然后，针对标题中的疑问，已经解开。：)