从内部剖析C#集合之HashTable

　　计划写几篇文章专门介绍HashTable,Dictionary,HashSet,SortedList,List
等集合对象，从内部剖析原理，以便在实际应用中有针对性的选择使用。 这篇文章先介绍HashTable
.
　　先例举几个问题：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？
　　2,装填因子（
Load
Factor）是什么，hashtable默认的装填因子是多少？
　　3,hashtable里的元素是顺序排序的吗？
　　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？
　　Hashtable中的数据实际存储在内部的一个数据桶里（bucket结构数组），其和普通的数组一样，容量固定，根据数组索引获取值。
　　下面从正常使用Hashtable场景看内部是如何实现的，内部都做了哪些工作。
　　一，new一个Hashtable,Hashtable
ht=new Hashtable（）；
　　Hashtable有多个构造函数，常用的是无参构造函数：Hashtable ht=new
Hashtable（），在new一个hashtable时，其内部做了如下工作：调用Hashtable（int capacity,float
loadFactor），其中capacity为：0,loadFactor为：1,然后初始化bocket数组大小为3,装载因子为0.72（该值是微软权衡后给的值），如下图所示，该图截取Reflector
　　二，向Hashtable添加一个元素，ht.Add（"a","123"）
　　1,判断当前Hashtable
:ht的元素个数与bucket数组之比是否超过装载因子0.72,
　　1）小于0.72:对a进行哈希取值，然后将得到的值与bucket数组长度进行取模计算，将取模的结果插入到bucket数组对应索引，将"123"赋值其value.
　　因为哈希值可能会重复（不明白的百度一下），从而导致地址冲突，Hashtable
采用的是 "开放定址法" 处理冲突， 具体行为是把 HashOf（k） % Array.Length 改为 （HashOf（k） + d（k）） %
Array.Length , 得出另外一个位置来存储关键字 "a" 所对应的数据， d 是一个增量函数。 如果仍然冲突， 则再次进行增量， 依此循环直到找到一个
Array 中的空位为止。
　　2） 大于0.72:对bucket数组进行扩容，a,
新建一个数组（该数组的大小为两倍于当前容量最小的素数，比如当前数组长度是3,那么新数组长度为7）。
　　b,将原来数组元素拷贝到新的数组中，因为bocket数组长度变了，所以需要对所有key重新哈希计算（这是影响hashtable性能的重要因素）。
　　c,
进行上面a步骤。
　　三，通过key获取Hashtable对应的value,var v=ht["a"];
　　1）
计算"a"的哈希值。
　　2）将计算的结果与bocket数组长度进行取模计算，因为哈希值可能会冲突，所以类似定位索引上的key可能与输入的key不相同，这时继续查找下一个位置……
　　3）取模计算结果即是存储在bocket数组上"123"的索引。
　　Hashtable还有很多方法，比如Clear
,Remove
,ContainsKey,ContainsValue等方法，因篇幅有限这里就不一一介绍了。
　　写到这里来回答一下篇幅开头的几个问题。
　　1,Hashtable查询速度快是因为内部是基于数组索引定位的，稍微消耗性能的是取KEY的哈希值，添加性能相对查询慢是因为：a,添加元素时可能会地址冲突，需要重新定位地址
. b,扩容后 数组拷贝，重新哈希计算旧数组所有key托福答案
　　2,
装填因子是Hashtable"已存元素个数/内部bucket数组长度",这个比值太大会造成冲突概率增大，太小会造成空间的浪费。默认是0.72,该值是微软经过大量实验得出的一个比较平衡的值，装填因子范围
0.1<loadFactor<1,否则抛出ArgumentOutOfRangeException异常。
　　3,不是顺序的（各位看了文章应该知道为什么不是顺序的了吧？）
　　4,默认长度是3,我看的是。net
framework 4.5版本反编译的代码，其他版本的。net
framework不确定是不是这个值。为什么扩容的数组长度一定要是素数呢？因为素数有一个特点，只能被自己和1整除，如果不是素数那么在进行取模计算的时候可能会出现多个值。