Java 세션_비교란 무엇일까? (동등성과 동일성)

동등성 / 동일성 세션 (객체와 데이터 비교)

11/21 15:00 ~ 16:00 (약 1시간 진행)

 

시나리오

• 책 3개가 주어집니다. 이 중에서 같은 책이 무엇인지 찾아내야 한다.
• 시나리오를 통해서 자바에서 비교란 개념이 무엇이고 더 나아가서 동등성과 동일성의 차이점을 알아보자.

 

실습

Book.java

public class Book {

    private String name;
    private String author;

    public Book(String name, String author) {
        this.name = name;
        this.author = author;
    }
}

Main.java

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 1;
        int c = 2;

        Book bookA = new Book("소년이온다", "한강");
        Book bookB = new Book("소년이온다", "한강");
        Book bookC = new Book("채식주의자", "한강");
    }
}

 

문제 상황

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
    
        ...
        
        boolean ret = (bookA == bookB);
        System.out.println("ret = " + ret); // false 출력
    }
}

비교연산자(==)를 사용해서 비교를 해보면 같은 책이지만 다른 책이라고 false가 출력된다.

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 1;
        int c = 2;
        
        ...
        
        boolean ret2 = (a == b);
        System.out.println("ret2 = " + ret2); // true 출력
    }
}

변수 a와 b를 비교해 보면 true가 잘 출력되는 모습을 확인할 수 있다.

이유가 무엇일까..?

 

메모리 구조와 변수

• Method Area
  • .class 파일의 정보가 올라가는 곳이다.
  • 자바 프로그램이 실행될 때 모든 클래스와 메서드 정보(클래스 구조, 메서드 정보, 상수 등)가 저장되는 곳이다.
• Stack Area
  • FILO(First In Last Out, 선입후출) 구조이다.
  • 메서드가 호출될 때마다 메서드의 정보를 가진 새로운 스택 프레임이 쌓인다.
  • 가장 위에 있는 접시를 먼저 꺼내서 사용하듯이 마지막에 호출된 메서드가 먼저 실행된다.
• Heap Area
  • 필요에 따라 크기가 변하는 객체가 저장되는 공간이다.

그래서 선언한 book 객체들이 각각 다른 주소값으로 저장되어 있다.

 

✔️ 참고 - 참조 변수 (referenceType)

메모리 상에서 실제 데이터를 저장하지 않고 데이터를 저장하고 있는 객체의 위치 주소를 저장하고 있는 변수를 참조변수( referenceType)라고 한다.

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 1;
    int c = 2;

    Book bookA = new Book("소년이온다", "한강");
    Book bookB = new Book("소년이온다", "한강");
    Book bookC = new Book("채식주의자", "한강");

    System.out.println(a); // 1
    System.out.println(b); // 1
    System.out.println(c); // 2
    System.out.println(bookA); // equal.Book@4517d9a3
    System.out.println(bookB); // equal.Book@372f7a8d
    System.out.println(bookC); // equal.Book@2f92e0f4
}

== 연산자는 기본 타입에서는 값을 비교하고, 참조 타입에서는 메모리 주소(참조)를 비교한다.

 

동등성과 동일성

동등성(Equality)

동등성은 .equals( ) 메서드로 구현이 가능하다.

동일성(Identity)

동일성은 == 연산을 사용해서 메모리 주소 값으로 판단한다.

 

Equals 사용

boolean ret = (bookA.equals(bookB));
System.out.println("ret = " + ret); // false

.equals( ) 메서드를 사용했는데 왜 false가 출력되는 것인가........

 

Equals의 비밀

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

✔️ 참고 - equals( )를 언제든지 사용할 수 있는 이유

Object 클래스의 메서드이다.
모든 객체는 Object 객체의 자손이기 때문에 모든 객체는 부모의 메서드를 사용할 수 있다!

⭐⭐⭐퀴즈 - 면접에서 나오는 질문
부모 클래스의 메서드를 자식 클래스에서 재정의하는 것 → overriding

 

오버라이딩을 이용한 직접 구현 (비추천)

@Override
public boolean equals(Object object) {
    Book book = (Book) object;
    if (this.name == book.getName() && this.author == book.getAuthor())  {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

직접 만들 경우 잠재적 오류 발생 가능성이 생겨서 예기치 못한 오류가 발생할 수 있다.

 

인텔리제이를 통해 직접 구현 (추천)

@Override
public boolean equals(Object object) {
    if (this == object) return true;
    if (object == null || getClass() != object.getClass()) return false;
    Book book = (Book) object;
    return Objects.equals(name, book.name) && Objects.equals(author, book.author);
}

 

 

퀴즈
hashCode( )의 정체는 무엇일까?

equals( ) 메서드에게는 단짝친구 hashCode( )가 있습니다. 우리가 equals( ) 메서드를 정의하면 항상 hashCode( )와 함께 정의해 줘야 하는데 그 이유가 무엇일까요?!

1. Java의 객체 비교와 해시 기반 컬렉션

Java에는 객체의 동일성을 판단하는 두 가지 방법이 있다.

• 동일성(Identity) : == 연산자를 사용하여 두 객체가 같은 메모리 주소를 가지는지 비교한다.
• 동등성(Equality) : equals( ) 메서드를 사용하여 두 객체가 논리적으로 동일한지를 판단한다.

equals( ) 메서드를 override 하면, 객체가 논리적으로 동일한지를 우리의 기준대로 정의하게 된다.

해시 기반 컬렉션(ex: HashSet, HashMap)의 동작 방식에 대해 생각해 보자.
컬렉션들은 해시 코드를 사용해서 객체들을 저장하고 빠르게 검색한다. Java에서 해시 코드를 반환하는 메서드가 바로 hashCode( )이다.

2. equals( )와 hashCode( )의 계약

equals( )와 hashCode( )는 특별한 계약을 맺고 있다.

• 동등한 두 객체는 동일한 해시코드 값을 가져야 한다.
  • x.equals(y) == true라면, 반드시 x.hashCode( ) == y.hashCode( )여야 한다.

이 계약이 중요한 이유는 해시 기반 컬렉션이 해시 코드를 사용해 객체의 저장 위치를 결정하기 때문이다.
예를 들어, HashMap이나 HashSet 같은 자료구조에서는 다음과 같은 과정을 통해 객체를 저장하거나 검색한다.

1. 객체의 해시코드를 계산하여 어느 버킷에 저장할지 결정한다.
2. 그 버킷에 저장된 객체들과 equals( )로 비교하여 동일한 객체가 있는지 확인한다.

만약 equals( )를override 하면서 hashCode( )를 override 하지 않으면, 논리적으로 같은 두 객체라도 다른 해시코드를 가질 수 있다. 이렇게 되면 해시 기반 컬렉션에서 문제가 발생하게 된다.

3. 왜 HashCode( )를 override 해야 하나요?

equals( )를 override 하게 되면 두 객체가 논리적으로 동일하다고 판단되는 기준을 우리가 정의하게 되는데, 해시 기반 컬렉션들은 이 논리적 동일성에 맞춰서 동작해야 한다. 따라서 동등한 객체는 반드시 동일한 해시코드를 가져야 한다는 규칙을 지키기 위해 hashCode( )도 함께 override 해야 한다.

간단한 예시

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

    // equals() 오버라이드
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) return true;
        if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
        Person person = (Person) obj;
        return age == person.age && Objects.equals(name, person.name);
    }

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

equals( )는 name과 age가 같으면 동일하다고 판단하고, hashCode( )는 name과 age를 기반으로 해시코드를 생성한다. 이렇게 하면 HashSet에 객체를 넣거나 검색할 때, 같은 논리적 값을 가진 객체는 항상 같은 해시코드를 가지므로 HashSet은 중복된 객체를 허용하지 않는다.

4. hashCode( )를 정의하지 않았을 때의 문제점

hashCode( )를 정의하지 않으면, 기본적으로 Object 클래스에서 제공하는 해시코드를 사용하게 되는데, 이는 객체의 메모리 주소를 기반으로 해시코드를 생성한다. 따라서 논리적으로 같은 객체라도 서로 다른 해시코드를 가지게 될 가능성이 높다. 이로 인해 해시 기반 컬렉션에서는 객체를 제대로 관리하지 못하는 문제가 발생하게 된다.

요약

• equals( )를 override 하면 논리적 동일성을 정의하게 된다.
• hashCode( )를 함께 override 하지 않으면, 논리적으로 같은 객체가 서로 다른 해시코드를 가져서 해시 기반 컬렉션에서 의도한 대로 동작하지 않는 문제가 발생한다.
• 따라서 equals( )와 hashCode( )는 항상 함께 override 해야 하며, 이를 통해 해시 기반 컬렉션들이 제대로 동작할 수 있게 해줘야 한다.