從內部剖析C#集合之HashTable

　　計劃寫幾篇文章專門介紹HashTable,Dictionary,HashSet,SortedList,List 等集合對象，從內部剖析原理，以便在實際應用中有針對性的選擇使用。 這篇文章先介紹HashTable .
　　先例舉幾個問題：1,Hashtable爲何速度查詢速度快，而添加速度相對慢，且其添加和查詢速度之比相差一個數量等級？
　　2,裝填因子（ Load Factor）是什麼，hashtable默認的裝填因子是多少？
　　3,hashtable裏的元素是順序排序的嗎？
　　4,hashtable內部的數據桶（數組）默認長度多少，其長度爲何只能是素數？
　　Hashtable中的數據實際存儲在內部的一個數據桶裏（bucket結構數組），其和普通的數組同樣，容量固定，根據數組索引獲取值。
　　下面從正常使用Hashtable場景看內部是如何實現的，內部都作了哪些工做。
　　一，new一個Hashtable,Hashtable ht=new Hashtable（）；
　　Hashtable有多個構造函數，經常使用的是無參構造函數：Hashtable ht=new Hashtable（），在new一個hashtable時，其內部作了以下工做：調用Hashtable（int capacity,float loadFactor），其中capacity爲：0,loadFactor爲：1,而後初始化bocket數組大小爲3,裝載因子爲0.72（該值是微軟權衡後給的值），以下圖所示，該圖截取Reflector
　　二，向Hashtable添加一個元素，ht.Add（"a","123"）
　　1,判斷當前Hashtable :ht的元素個數與bucket數組之比是否超過裝載因子0.72,
　　1）小於0.72:對a進行哈希取值，而後將獲得的值與bucket數組長度進行取模計算，將取模的結果插入到bucket數組對應索引，將"123"賦值其value.
　　由於哈希值可能會重複（不明白的百度一下），從而致使地址衝突，Hashtable 採用的是 "開放定址法" 處理衝突， 具體行爲是把 HashOf（k） % Array.Length 改成 （HashOf（k） + d（k）） % Array.Length , 得出另一個位置來存儲關鍵字 "a" 所對應的數據， d 是一個增量函數。 若是仍然衝突， 則再次進行增量， 依此循環直到找到一個 Array 中的空位爲止。
　　2） 大於0.72:對bucket數組進行擴容，a, 新建一個數組（該數組的大小爲兩倍於當前容量最小的素數，好比當前數組長度是3,那麼新數組長度爲7）。
　　b,將原來數組元素拷貝到新的數組中，由於bocket數組長度變了，因此須要對全部key從新哈希計算（這是影響hashtable性能的重要因素）。
　　c, 進行上面a步驟。
　　三，經過key獲取Hashtable對應的value,var v=ht["a"];
　　1） 計算"a"的哈希值。
　　2）將計算的結果與bocket數組長度進行取模計算，由於哈希值可能會衝突，因此相似定位索引上的key可能與輸入的key不相同，這時繼續查找下一個位置……
　　3）取模計算結果便是存儲在bocket數組上"123"的索引。
　　Hashtable還有不少方法，好比Clear ,Remove ,ContainsKey,ContainsValue等方法，因篇幅有限這裏就不一一介紹了。
　　寫到這裏來回答一下篇幅開頭的幾個問題。
　　1,Hashtable查詢速度快是由於內部是基於數組索引定位的，稍微消耗性能的是取KEY的哈希值，添加性能相對查詢慢是由於：a,添加元素時可能會地址衝突，須要從新定位地址 . b,擴容後 數組拷貝，從新哈希計算舊數組全部key託福答案
　　2, 裝填因子是Hashtable"已存元素個數/內部bucket數組長度",這個比值太大會形成衝突機率增大，過小會形成空間的浪費。默認是0.72,該值是微軟通過大量實驗得出的一個比較平衡的值，裝填因子範圍 0.1<loadFactor<1,不然拋出ArgumentOutOfRangeException異常。
　　3,不是順序的（各位看了文章應該知道爲何不是順序的了吧？）
　　4,默認長度是3,我看的是。net framework 4.5版本反編譯的代碼，其餘版本的。net framework不肯定是否是這個值。爲何擴容的數組長度必定要是素數呢？由於素數有一個特色，只能被本身和1整除，若是不是素數那麼在進行取模計算的時候可能會出現多個值。