## 雜湊表華山論劍 位元宇宙程式語言聯合委員會準備舉辦一次大會，主題為**雜湊表**，給各大程式語言帝國都發去了邀請函。  很快就到了大會這一天 聯合委員會祕書長開場發言：“諸位，為促進技術交流與發展，增強各帝國友誼，聯合委員會特設此盛會，感謝諸位的捧場” 會場傳來一陣鼓掌聲······  祕書長繼續發言：“本次大會的主題是**雜湊表**，人類程式設計師使用最多的資料容器之一，各大程式語言帝國相信都有實現。今天的大會就圍繞雜湊表分為幾個議題討論，首先是第一個議題：**儲存結構與衝突解決**” ## 儲存結構與衝突解決 來自GoLang帝國的`map`率先發言：“雜湊表，雜湊表，首先得是個表嘛，所以最基本的要用一個數組來儲存，陣列中的每一個元素叫做`bucket`。至於hash衝突嘛，就用連結串列來解決嘛”  GoLang帝國的map說完，有人站了起來：“英雄所見略同！在下C++帝國的`unordered_map`，我們基本上也是選擇的這種方法” 此時，Python帝國的代表提出了質疑：“連結串列確實可以解決衝突，不過嘛，這要是衝突太多，連結串列太長，搜尋起來豈不費時？” GoLang帝國的map和C++帝國的unordered_map面面相覷，不知如何應對。 “連結串列太長的話，那就轉成樹結構！”，就在這時，又有人站了起來。 見有人起身，Python帝國代表轉身問道：“在下乃Python帝國的字典`dict{}`，敢問閣下怎麼稱呼” “我是Java帝國的`HashMap`，和前面兩位兄臺的策略大體相同，只是在衝突過多，具體來說連結串列長度超過8的時候就轉換成紅黑樹的結構，以此加快查詢”  說完，map、unordered_map鬆了一口氣，和HashMap一起坐下了。 dict{}繼續發問：“在座的都是這個思路，用連結串列解決衝突？” 說完，另外一位代表站了起來，“等等，我們C#帝國的`HashTable`就沒用連結串列！” dict{}露出了滿意的表情，“那你們是怎麼解決衝突的呢？” “咱HashTable內部使用的是雙重雜湊法，咱內部不止一種雜湊計算方式，一次Hash衝突，咱就換一個再算，直到找到有空位的地方儲存”，HashTable回答到。 dict{}看起來有些失望，估計這也不是他所用的方式。 “你問了半天，還沒說你們Python是怎麼處理衝突的呢？”，Java帝國的HashMap開口了。 “是啊，是啊”，其他代表也跟著起鬨。 見眾人起鬨，dict{}只好應答：“連結串列法固然不錯，不過需要在插入資料過程中動態分配記憶體構建連結串列節點，開銷不小，我們沒有采用。” “那到底用了啥，你倒是說啊，快急死我了”，C++的unordered_map有些急了。 “我們用的是一種叫**開放定址法**的策略，如果發現了衝突，就按照制定的策略從這個位置往後找，直到找到有空的位置儲存”，dict{}繼續說到。  “哪有那麼簡單的事，你把別人的位置佔了，那對應那個位置的資料來了怎麼辦？還有查詢怎麼找？刪除怎麼處理？這不全亂套了嗎”，unordered_map追問不捨。 “是這樣的，按照我們既定的規則，在查詢的時候就需要額外做一些工作，另外刪除的時候也不能直接刪除，否則會破壞規則鏈條·····”，接下來一段時間，dict{}給大家仔細介紹了他們的處理思路。 “你這個也太麻煩了，不如我們連結串列法來的清晰明瞭” “這怎麼就麻煩了？這好處不顯而易見嘛？”，dict{}也不甘示弱。  這時，祕書長打斷了大家的爭辯：“諸位，諸位，靜一靜，靜一靜，咱們這個議題到此為止，進入下一個議題：**雜湊到位置對映**” ## 雜湊到位置對映 急性子的C++帝國代表`unordered_map`第一個說話：“這有什麼好討論的，不就是用hash值對雜湊表陣列長度進行一個求模運算嗎？”  “就是，這有什麼好討論的”，C#帝國的`HashTable`也附和到。 “哎，此言差矣，我就沒用取模運算”，眾人望去，這Python帝國的dict{}又要鬧什麼新鮮玩意。 GoLang帝國的`map`問道：“老哥用的什麼辦法，別賣關子了，快說來聽聽” dict{}掃了眾人一眼說到，“我的辦法就是：”  這是怎麼個對映法？眾代表皆摸不著頭腦，議論紛紛，唯有Java帝國的`HashMap`聽聞微微一笑。 dict{}見狀問道：“HashMap兄臺，莫非知曉其中玄機？” 只見HashMap不緊不慢的站了起來說到：“雜湊表長度是2的冪次，減1之後的二進位制均變成了1，比如長度16，減1變成15，也就是二進位制1111。再進行與運算，相當於取了雜湊值的低位，直接對映到對應的陣列位置，與運算比取模運算要快不少。不瞞諸位，我HashMap中也是使用的這種方式，此乃雕蟲小技，不值得炫耀”  眾代表聽完紛紛點頭稱讚，dict{}不知何時卻已坐下。 C#的`HashTable`問道：“這樣直接取低幾位，會不會造成Hash值到陣列到對映不均勻，拿你舉的例子來說，18的二進位制是0001 0010，34的二進位制是0010 0010，他們的低4位都一樣，和1111與上以後都是0010，也就是都該存到陣列的2號位，這豈不是一定程度上的增加了衝突的概率嗎？” 突如其來的質疑並沒有讓HashMap慌亂，反而是從容不迫的解釋到：“C#代表的這個問題提的非常好，不知dict{}兄臺是如何處理的。我們的方案是在進行與運算對映之前，對hash值進行一個處理，具體來說就是將其高16位與低16位進行一個異或運算，如此一來，最終參與與運算的部分就融合了原始hash的全部資訊，而不僅僅是低位。”  眾代表聽完再次點頭稱讚。 祕書長打破了平靜，“看來大家收穫都頗豐，咱們接著下一個話題吧：**初始容量與擴容**” ## 初始容量與擴容 眾代表這一次皆不爭先，互相觀望。 祕書長見狀說到：“沒人主動，那我可就要點名了······” “那就我先吧”，Java帝國的`HashMap`站了起來，“我的預設初始容量是16，有一個叫**負載因子**的引數，預設是0.75。我的策略是，如果內部陣列的空間使用了超過75%，那就要準備擴容了，否則後續Hash衝突的概率就會很大。哦對了，擴容時容量得是2的指數次方，原因前面已經交代了”  `dict{}`第二個起身：“嗯，差不多，我的預設初始容量是8，擴容的時候也是要求是2的指數次方，另外我的負載因子是2/3，擴容時機比這位HashMap老哥更早一些” C#帝國代表`HashTable`聽聞也起身發言：“我的初始容量是3，至於負載因子嘛，我經過大量實驗測試，得出的資料在兩位之間，是0.72。容量大小方面我就沒有2的指數次方的要求了，而是要求一個**素數**。之所以要求素數的原因，是因為我使用的求模運算進行的對映，使用素數的話，衝突會少一些。” 這時，C++帝國代表`unordered_map`也說話了，“巧了！我也是素數哎，你看，我提前把容量都算好存起來了，到時候擴容就挨個取就行了。”  ## 尾聲 時間過的很快，在大家熱情的討論中，一上午時間很快就結束了。 大會臨近尾聲，祕書長致辭宣佈：“感謝各位代表積極探討，大會取得圓滿成功，本次大會到此結束，咱們下次再會！” 會場再次傳來一陣熱烈的鼓掌聲······ 然而就在此時，會場外突然傳來一個聲音：“舉辦如此盛會，怎能少了我” 眾人望去，皆嘆：“他果然還是來了” ## 彩蛋 > 會後，C#帝國代表拉住了C++帝國代表 > > “兄弟，八卦一下，你這取的是個啥名，你看我和Java帝國的代表都叫**Hashxxx**，你咋不也叫**hash_map**或者**hash_table**之類的名字呢？叫什麼**unordered_map**” > > “哎，兄臺你有所不知，其實我也不想叫這名字，只是，，，這話說來話長了······”，unordered_map嘆了口氣。 ## 往期熱門回顧 [核心地址空間大冒險4:執行緒切換](https://mp.weixin.qq.com/s/v6nc9aIBY_R1S6ToPzj5Qg) [震撼！全網第一張原始碼分析全景圖揭祕Nginx](https://mp.weixin.qq.com/s/XrtH9-Eo7pzJu-Fzt89voQ) [一個整數＋1引發的災難](https://mp.weixin.qq.com/s/gZPxqZzY2rnngxvvzexWTw) [一網打盡！每個程式猿都該瞭解的黑客技術大彙總](https://mp.weixin.qq.com/s/V7wBdl-5W4ehTAnACQFjGQ) [看過無數Java GC文章，這5個問題你也未必知道！](https://mp.weixin.qq.com/s/Bb2ugXYPR6r11QaGKbNBSw) [一個Java物件的回憶錄：垃圾回收](https://mp.weixin.qq.com/s/xp2S4_3UQTZ0TOIlVqM8uw) [誰動了你的HTTPS流量？](https://mp.weixin.qq.com/s/lxpHhHVIh6DktoHzrRLaKA) [路由器裡的廣告祕密](https://mp.weixin.qq.com/s/7gM31s4-hTJTprJnxsHgEA) [DDoS攻擊：無限戰爭](https://mp.weixin.qq.com/s/JTr1-5nPtseAYXfvJdamVg) [一條SQL注入引出的驚天大案](https://mp.weixin.qq.com/s/lerhjpAEdp4RiwsmetyqPg) [一個HTTP資料包的奇幻之旅](https://mp.weixin.qq.com/s/suzicCzb2g5b8NN71S5Ngw) [一個DNS資料包的驚險之旅](https://mp.weixin.qq.com/s/_TOFIPGIeMHhVxIVToxmiQ) [我是一個流氓軟體執行緒](https://mp.weixin.qq.com/s/-ggUa3aWkjjHjr9VwQL9TQ) ### 掃碼關注，更多精彩 ---