객체의 동일성과 동등성

들어가며

동일성과 동등성에 대해 본격적으로 들어가기에 앞서 JAVA의 모든 객체의 최고 조상인 Object에 대해 먼저 알아본 뒤, 동일성과 동등성에 대해 알아본다.

모든 객체의 조상 Object

자바의 java.lang 패키지에 포함된 Object는 모든 객체의 조상이다.
보통 자바에서 상속을 하기 위해서는 아래와 같이 작성해야한다.

    public class TestObject extends Object {
        ...
    }

하지만 예외적으로 Object는 모든 객체의 조상이므로 생략하더라도 Object의 자손이 된다.

 public class TestObject {}

public static void main(String[] args) {
       TestObject testObject = new TestObject();
       Object object = new TestObject(); // 컴파일 에러가 발생하지 않고 자동 형변환됨

       // testObject가 Object 객체의 인스턴스 인지 확인
       if (testObject instanceof Object) { 
           System.out.println("Object의 자손입니다.");
       }
}

// 결과
Object의 자손입니다.

위의 예제로 Object를 명시적으로 상속받지 않아도 상속된다는 것을 알아봤다.

Object의 메소드

( 참조: JDK 11 Document )

Object 클래스의 메소드 명을 쭉 보면 하나같이 뭔가 어디서 본 듯한 이름일 것이다. IDE를 사용할 때 어떤 객체든지 이 메서드들을 상속받아 접근할 수 있기 때문에 객체에 .을 찍고 자동완성 추천목록에서 종종 보았을 것이다.

Object의 메소드 리스트를 보여준 것은 다름아닌 equals()와 hashCode() 때문이다.

equals()와 hashCode()

Object 객체의 equals()와 hashCode()는 객체의 동일성(identity), 객체의 동등성(equality) 를 비교할 수 있는 메서드이다.

동일성? 동등성? 그게 뭐가 달라?

여기서 말하는 객체의 동일성이란 A 객체와 B 객체가 주소가 다르다는 것이다. 주소가 다르다는 것은 근본적으로 다른 객체(인스턴스)라는 것을 의미한다.

    TestObject testObject1 = new TestObject();
    TestObject testObject2 = new TestObject();

이렇게 두 개의 TestObject가 생성(인스턴스화)되었다면 같은 클래스의 객체를 생성했지만 서로 다른 인스턴스로서 메모리에 생성되기때문에 동일성이 어긋난다고 할 수 있다.

그렇다면 동등성은 무엇일까?
가장 대표적인 동등성 비교의 예로 String을 들 수 있다.

    // 보통 String은 new로 생성하지 않는 것이 일반적이다. 예시를 위해 new로 생성한다.
    String test1 = new String("test");
    String test2 = new String("test");

TestObject와 마찬가지로 String을 각각 생성(인스턴스화) 하였다. 둘은 메모리 상 따로 생성되기 때문에 주소가 다르다. 즉 동일성이 어긋난다. 하지만 공통적으로 "test"라는 문자열을 가지고있다. 이는 동등성이 같다는 것이다.
동등성이란 동일성이 어긋나더라도 각각의 객체에서 정의하는 규칙에 부합한다면 동등한 객체로 보는 특성이다.

equals()의 재정의

String 객체 내부에 문자열이 같으면 동등하다는 것은 알겠는데 왜 그게 되는 지 궁금할 것이다. 그 전에 Object의 equals()를 먼저 알아보자.

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

위 코드는 실제로 Object 클래스에 선언된 equals() 메서드이다.
메서드 내용을 보면 현재 인스턴스와 매개변수 객체가 동일한지 여부를 반환한다.

💡 자바에서 == 는 동일성을 비교하는 연산자이다.

자바를 몇 번 다뤄보았다면 알다시피 문자열의 비교는 equals()로 한다.

    String test1 = new String("test");
    String test2 = new String("test");
    test1.equals(test2); // true

이것이 가능한 이유는 String 클래스에서 조상인 Object의 equals 메서드를 객체의 동일성이 아니라 문자열로 비교하여 결과를 반환하도록 재정의(Overide)하고있기 때문이다.

이처럼 객체의 동등성을 비교하기 위해서는 equals() 를 재정의해야한다. 재정의하지 않고 equals()를 사용하면 동일성 검증이기때문에 인스턴스의 주소값을 비교할 뿐이다.

public class Student {
    private String name;
    private int no;

    public Student(int no, String name) {
        this.no = no;
        this.name = name;
    }

    // getter 생략

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        // 매개변수 객체가 Student의 인스턴스인 지 확인
        if(obj instanceof Student) {
            Student target = (Student) obj;
               return target.getName().equals(name) && target.getNo() == no;    
        }
        return false;
    }
}

위의 학생 클래스에서 equals()를 이름과 번호 필드를 가지고 있으며 이름과 번호가 같으면 동등하다고 재정의했다.

        Student s1 = new Student(1, "홍길동");
        Student s2 = new Student(2, "니모");
        Student s3 = new Student(1, "홍길동");

        System.out.println(s1.equals(s2)); // false
        System.out.println(s1.equals(s3)); // true
        System.out.println(s1 == s3); // false

각각의 Student 객체는 모두 다른 주소를 가지고 있으므로 동일성은 모두 어긋난다.
(s1 == s3) -> false
하지만 s1과 s3는 번호와 이름이 동등하기 때문에 재정의한 equals()를 사용하여 비교하면 true를 반환한다.

hashCode()의 재정의

hashCode()는 equals()와 마찬가지로 객체의 동등성을 확인하기 위한 메서드이다. 객체 내부 메모리 주소를 사용해서 해시코드를 계산하여 반환한다. 반환받은 정수를 비교해야한다. 자바의 Object 클래스의 hashCode 메서드는 기본 구현이 공개되어있지 않다. 재정의하지 않은 hashCode()는 재정의하지 않은 equals()와 마찬가지로 객체의 동일성을 체크한다.

        Student s1 = new Student(1, "홍길동");
        Student s2 = new Student(2, "니모");
        Student s3 = new Student(1, "홍길동");

        System.out.println(s1.hashCode()); // 1239731077
        System.out.println(s2.hashCode()); // 557041912
        System.out.println(s3.hashCode()); // 1134712904

현재 Student 클래스는 hashCode()를 재정의하지 않았기 때문에 객체의 메모리 주소를 가지고 해시코드를 반환한다. 즉 == 과 재정의되지 않은 equals()와 동일하게 작동한다.
hashCode() 메서드는 Hash 관련 자료구조(컬렉션)를 사용할 때 필수이므로 재정의해줘야한다.

    @Override
    public int hashCode() {
        int hashCode = no + name.hashCode();
        return hashCode;
    }

equals()와 hashCode() 재정의 시 주의할 점

equals()와 hashCode()는 일관성을 유지해야한다. 즉, equals()가 true를 반환한다면 두 객체의 hashCode()의 결과값 역시 동일해야한다. 만약 그렇지 않다면 Hash 기반 자료구조를 사용할 때 문제가 발생한다. Hash 기반 자료구조에서는 객체를 검색하거나 제거하는 등의 동작을 수행할 때, 해당 객체의 hashCode()를 가지고 객체를 찾는데, equals만으로 동등성을 체크하면 이 부분에서 예상치못한 문제가 발생할 수 있다.

나가며

오늘은 equals()와 hashCode()를 사용한 객체의 동등성 검사에 대해 알아보았다. 웬만하면 두 메서드를 재정의 해주는 것이 좋고, 일관성을 유지할 수 있도록 클래스를 정의해야한다.