C#容器类的原理解析（一）

关于List和Array以及ArrayList应该都比较熟悉了，在本小节主要是对C#中的dictionary和hashtable的实现原理进行简单的分析。

一、hashtable的基本结构

1.一个hashtable有的字段：load fator装填因子（默认为0.72），capacity容量（初始为0），bucket桶的数量（初始为3）。

2.一个hashtable中所有的数据实际上是存储在bucket结构的数组中的，然后可以根据索引（哈希值）去访问桶中的数据。

二、在hashtable中增加元素的过程

Hashtable ht = new Hashtable（）； ht.Add("a",100);

1.计算 容量/桶的数量 值，如果该值小于装填因子：

（1）计算“a”的哈希值

（2）得到的哈希值对桶的数量取模得到位置

（3）在桶的该位置，将其key赋值为“a”，value赋值为100。

若哈希出现冲突，则使用开放定址法（线性哈希再散列）的方法 (HashOf(a)+di )% Array.length来寻找下一个位置放入数据。

2.计算 容量/桶的数量 值，如果该值大于装填因子：

（1）增加桶的数量即扩充数组，扩充到最小两倍当前数组大小的素数（3变为7）

（2）将原桶数组中的所有key全部rehash一遍再放入新的数组中

（3）重复1中的步骤

三、在hashtable中查找元素的过程

var value = ht["a"]；

1.计算“a”的哈希值

2.由该哈希值对桶数组取余得到所在的位置，并比较该位置所在的key是否为“a”，如果是返回其value否则进行开放地址寻找另一个位置，最后返回所在位置的value值

四、分析总结

1.Hashtable为什么速度查询速度快，而添加速度相对慢，且其添加和查询速度之比相差一个数量等级？

由以上分析可知，Hashtable查询速度近乎是O（1）的，而添加和删除操作是O（n），因为当容量不够时，要全部rehash一遍拷贝到新的数组。

2.装填因子（ Load Factor）是什么，hashtable默认的装填因子是多少？

判断是否容量不足的指标是装填因子，当 容量/桶的数量大于装填因子时表示数量不够需要扩容。默认为0.72是微软官方给它制定的值，因为要考虑：当装填因子过大时，这样hash冲突会非常明显降低性能；当装填因子过小时，桶的数量太多，会造成内存的浪费。

3.hashtable里的元素是顺序排序的吗？

由计算过程可知，是无序的。

4.hashtable内部的数据桶（数组）默认长度多少，其长度为什么只能是素数？

默认长度是3。是素数的原因是素数的约数只有1和它本身，因而在容量对桶数组作取余操作的时候，得到hash值尽可能是唯一的。

以上分析基于.net framework4.5的源码，最近查看4.8源码似乎发现变化，hashtable和dictionary的实现原理相同了，有待进一步研究。