자바의 hashCode()와 equals() 규약, 그리고 함께 오버라이딩해야 하는 이유

자바에서 객체의 논리적 동등성을 비교하기 위해 반드시 이해해야 하는 두 메서드가 바로 equals()와 hashCode()입니다. 자바 기본 라이브러리인 Object 클래스에 정의되어 있으며 모든 자바 객체가 상속받습니다. 이번 포스팅에서는 hashCode()의 기본적인 특성과 함께, 왜 이 두 메서드를 오버라이딩할 때 세트로 반드시 함께 구현해야 하는지 그 중요성과 원리에 대해 자세히 다뤄보겠습니다.

1. hashCode()의 기본 개념

Object 클래스 수준에서 정의된 기본 hashCode()는 객체의 메모리 주소값을 기반으로 고유한 정수 해시값을 생성하여 반환합니다.

인스턴스 주소 기반 해시값 비교 예제

Person person1 = new Person("osk");
Person person2 = person1;
Person person3 = new Person("osk");

System.out.println(person1.hashCode()); // 918221580
System.out.println(person2.hashCode()); // 918221580 (같은 주소)
System.out.println(person3.hashCode()); // 2055281021 (새로 할당된 다른 주소)

person1과 person2는 동일한 힙 메모리상의 인스턴스를 가리키므로 해시값 정수가 일치합니다.
person3은 속성(name="osk") 값은 동일할지언정, new 키워드로 힙 영역의 다른 위치에 개별적으로 할당된 인스턴스이므로 다른 정수값이 출력됩니다.

문자열(String) 객체의 hashCode()

이와 다르게 자바의 String 클래스는 이미 내부적으로 hashCode()를 문자열의 리터럴 내용 기반으로 작동하도록 오버라이딩해 두었습니다.

String name1 = "osk";
String name2 = "osk";
System.out.println(name1.hashCode()); // 110343
System.out.println(name2.hashCode()); // 110343

문자열은 메모리 위치가 다르더라도 문자열 내 문자 배열(char array) 구성이 똑같다면 동일한 정수값을 반환하여 데이터 동등성을 보장해 줍니다.

2. 동일성(Identity) vs 동등성(Equality)

자바에서 두 객체를 비교할 때 이 두 개념의 분리가 매우 중요합니다.

동일성 (== 연산자): 두 참조 변수가 물리적으로 동일한 메모리 주소(인스턴스)를 가리키고 있는지 비교합니다.
동등성 (equals() 메서드): 두 객체가 가리키는 주소는 다를지라도, 내포하고 있는 정보나 논리적 데이터 내용이 같은지 비교합니다.

우리가 커스텀 클래스(예: Person)를 만들 때 두 객체의 내부 필드 값이 같으면 논리적으로 동등한 객체로 판단하고 싶다면, equals() 메서드를 적절히 재정의해야 합니다.

3. equals()와 hashCode()의 공식 규약 (Java API)

자바의 대원칙 중 하나는 다음과 같은 API 규약입니다.

“equals(Object) 연산 결과가 true인 두 객체는 반드시 동일한 hashCode() 값을 가져야 한다.”

만약 equals()는 필드 값을 비교해 true를 반환하도록 재정의해 두고 hashCode()는 그대로 내버려 두면, 주소가 다른 두 객체는 서로 다른 해시코드를 가지게 되어 이 규약을 위반하게 됩니다.

4. 규약을 위반할 때 발생하는 컬렉션(Collection) 버그

규약 위반이 서비스에 미치는 영향은 HashMap이나 HashSet처럼 해시 알고리즘을 사용하는 자료구조에 객체를 저장할 때 치명적인 버그로 나타납니다.

문제 상황 재현

equals()만 재정의하고 hashCode()를 재정의하지 않은 Person 객체를 사용해 봅니다.

Map<Person, String> map = new HashMap<>();
Person p1 = new Person("osk");
map.put(p1, "개발자 버즈");

// p1과 논리적으로 완벽하게 똑같은 정보를 가진 p2를 생성합니다.
Person p2 = new Person("osk");
String value = map.get(p2); 

System.out.println(value); // null이 출력됩니다!

왜 찾지 못할까? (HashMap의 검색 매커니즘)

HashMap에서 get(key)을 시도할 때 내부는 다음 순서로 탐색을 수행합니다.

해시 버킷 위치 찾기: 전달받은 key의 hashCode()를 먼저 호출해 배열 버킷 번호를 찾습니다.
논리적 동등성 검사: 같은 버킷 번호 내에 등록된 노드들을 순회하며 equals()를 수행해 결과가 true인 것을 골라냅니다.

위 코드에서 p1.hashCode()와 p2.hashCode()는 다른 주소값을 쓰기 때문에 서로 완전히 다른 해시 정수가 리턴됩니다. 결국 HashMap은 p2를 엉뚱한 해시 버킷에서 열심히 찾다가 데이터가 존재하지 않는다는 결론을 내리고 null을 반환하게 되는 것입니다.

5. 결론 및 올바른 오버라이딩

이러한 문제를 예방하기 위해, IDE에서 제공하는 자동 완성(Generator) 기능이나 롬복의 @EqualsAndHashCode, 혹은 자바 7부터 지원하는 Objects.hash()를 이용하여 두 메서드를 일관되게 쌍으로 오버라이딩해 주어야 합니다.

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

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

안정적인 자바/스프링 시스템 구축을 원하신다면 커스텀 객체를 컬렉션에 활용할 때 항상 equals()와 hashCode()의 관계를 상기하며 설계하시길 바랍니다.