博客
关于我
强烈建议你试试无所不能的chatGPT,快点击我
数组实现[置顶] PHP内核中的神器之HashTable
阅读量:5288 次
发布时间:2019-06-14

本文共 7029 字,大约阅读时间需要 23 分钟。

发一下牢骚和主题无关:

    

一、哈希表义定

    哈希表(或散表列),是将键名key按指定的散列函数HASH经过HASH(key)算计后映射到表中一个录记,而这个数组就是哈希表。
这里的HASH指意任的函数,例如MD5、CRC32、SHA1或你自义定的函数实现。

    

二、HashTable性能

    HashTable是一种找查性能极高的数据构结,在很多语言部内都实现了HashTable。
幻想况情下HashTable的性能是O(1)的,性能耗消重要会合在散列函数HASH(key),通过HASH(key)直接定位到表中的录记。
而在现实况情下经常会生发key1 != key2,但HASH(key1) = HASH(key2),这类况情即Hash撞碰问题,撞碰的率概越低HashTable的性能越好。当然Hash算法过太庞杂也会影响HashTable性能。

    

三、解理PHP的哈希表实现

    在PHP内核也一样实现了HashTable并泛广应用,括包线程安全、全局变量、资源管理等基本上全部的地方都能看到它的身影。
不仅如此,在PHP本脚中数组(PHP的数组本质就是HashTable)也是被泛广用使的,例如数组式形的配置文件、数据库的查询结果等,可以说是无处不在。
那么既然PHP的数组用使率这么高,部内是如何实现的?它如何处理hash撞碰及实现平均分布的?PHP本脚用使数组该应注意哪些?

    

首先通过图解,大致解理PHP HashTable的实现。

    面上通过源码来一步一步分析。

    

1)HashTable在PHP内核的实现

    PHP实现HashTable重要是通过两个数据构结Bucket(桶)和HashTable。
从PHP本脚端来看,HashTable相当于Array对象,而Bucket相当于Array对象里的某个素元。对于多维数组现实就是HashTable的某个Bucket里存储着另一个HashTable。

    

HashTable构结:
typedef struct _hashtable {     uint nTableSize; //表长度,并非素元个数     uint nTableMask;//表的码掩,一直等于nTableSize-1     uint nNumOfElements;//存储的素元个数     ulong nNextFreeElement;//向指下一个空的素元位置     Bucket *pInternalPointer;//foreach循环时,用来录记当前遍历到的素元位置     Bucket *pListHead;     Bucket *pListTail;     Bucket **arBuckets;//存储的素元数组     dtor_func_t pDestructor;//析构函数     zend_bool persistent;//否是久持保存。从这可以发明,PHP数组是可以实现久持保存在内存中的,而无需每次请求都从新加载。     unsigned char nApplyCount;     zend_bool bApplyProtection;} HashTable;

 

Bucket构结:
typedef struct bucket {     ulong h; //数组索引     uint nKeyLength; //字符串索引的长度     void *pData; //现实数据的存储地址     void *pDataPtr; //引入的数据存储地址     struct bucket *pListNext;     struct bucket *pListLast;     struct bucket *pNext; //单向表链的下一个素元的地址     struct bucket *pLast;//单向表链的最后一个素元地址     char arKey[1]; /* Must be last element */} Bucket;

 

    

PHP内核哈希表的散列函数很简略,直接用使 (HashTable->nTableSize & HashTable->nTableMask)的结果作为散列函数的实现。这样做的的目可能也是为了下降Hash算法的庞杂度和高提性能

    

    

1.1)在PHP中初始化一个空数组时,对应内核中是如何建创HashTable的
$array = new Array();
//省略了分部码代,提出重要的逻辑ZEND_API int _zend_hash_init(HashTable *ht, uint nSize, hash_func_t pHashFunction, dtor_func_t pDestructor, zend_bool persistent ZEND_FILE_LINE_DC){     uint i = 3;     Bucket **tmp;     SET_INCONSISTENT(HT_OK);     if (nSize >= 0x80000000) {//数组的最大长度是十进制2147483648          /* prevent overflow */          ht->nTableSize = 0x80000000;     } else {          //数组的长度是向2的整次幂取圆整          //例如数组的里有10个素元,那么现实被配分的HashTable长度是16。100个素元,则被配分128的长度          //HashTable的小最长度是8,而非0。因为默许是将1向移右3位,1<<3=8          while ((1U << i) < nSize) {               i++;          }          ht->nTableSize = 1 << i;     }     ht->nTableMask = ht->nTableSize - 1;     ....         return SUCCESS;}
从上看出,即使在PHP中初始化一个空数组或足不8个素元的数组,都会被建创8个长度的HashTable。一样建创100个素元的数组,也会被配分128长度的HashTable。顺次类推。

    

    

1.2)内对核PHP添加数字索引的处理方法

    PHP数组中,键名可为以数字或字符串类型。而在内核中只允许数字索引,对于字符串索引,内核采用了time33算法将字符串转换为整型。具体的实现面上会具体明说。

    $array[0] = "hello hashtable";

    每日一道理
闷热的天,蝉儿耐不住寂寞地不停在鸣叫,我孤单一人,寂静的身旁没有一个知音,想疯狂地听摇滚乐,听歇斯底里的歌声,那只为逃避无人的世界里那浓烈的孤单气息。一个人是清冷,两个人便是精彩,于是,莫名的冲动让我格外想念旧日的好友,怀念过去的日子,尽管不够现实的遐想追回不了曾经一切,但却希望思绪可以飞扬于闭上双目后的世界中,印有微笑,印有舞动的身姿,翩翩起舞……
//省略了分部码代,提出重要的逻辑ZEND_API int _zend_hash_index_update_or_next_insert(HashTable *ht, ulong h, void *pData, uint nDataSize, void **pDest, int flag ZEND_FILE_LINE_DC){         ulong h;     uint nIndex;     Bucket *p;     //省略了分部码代,提出重要的逻辑     nIndex = h & ht->nTableMask;     p = ht->arBuckets[nIndex];     p = (Bucket *) pemalloc_rel(sizeof(Bucket) - 1, ht->persistent);     if (!p) {          return FAILURE;     }     p->nKeyLength = 0; /* Numeric indices are marked by making the nKeyLength == 0 */     p->h = h;     INIT_DATA(ht, p, pData, nDataSize);     if (pDest) {          *pDest = p->pData;     }     ht->arBuckets[nIndex] = p;     ht->nNumOfElements++;     return SUCCESS;}
上述也说了明,内核中哈希表的散列函数就是简略的h & ht->nTableMask,其中h代表PHP中置设的索引号,nTableMask等于哈希表配分的长度-1。

    

    

1.3) 内对核PHP中字符串索引的处理方法

$array['index'] = "hello hashtable";
与数字索引比相,只是多了一步将字符串转换为整型。用到的算法是time33
面上贴出了算法的实现,就是对字符串的每一个字符转换为ASCII码乘上33并且相加失掉的结果。
static inline ulong zend_inline_hash_func(const char *arKey, uint nKeyLength){     register ulong hash = 5381;     /* variant with the hash unrolled eight times */     for (; nKeyLength >= 8; nKeyLength -= 8) {          hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;          hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;          hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;          hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;          hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;          hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;          hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;          hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++;     }     switch (nKeyLength) {          case 7: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */          case 6: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */          case 5: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */          case 4: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */          case 3: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */          case 2: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; /* fallthrough... */          case 1: hash = ((hash << 5) + hash) + *arKey++; break;          case 0: break;     }     return hash;}zend_hash.c//面上省略了分部码代,提出重要的逻辑ZEND_API int _zend_hash_add_or_update(HashTable *ht, const char *arKey, uint nKeyLength, void *pData, uint nDataSize, void **pDest, int flag ZEND_FILE_LINE_DC){          ulong h;     uint nIndex;     Bucket *p;          h = zend_inline_hash_func(arKey, nKeyLength); //字符串转整型     nIndex = h & ht->nTableMask;     p = ht->arBuckets[nIndex];     p = (Bucket *) pemalloc_rel(sizeof(Bucket) - 1, ht->persistent);     if (!p) {          return FAILURE;     }     p->nKeyLength = 0; /* Numeric indices are marked by making the nKeyLength == 0 */     p->h = h;     INIT_DATA(ht, p, pData, nDataSize);     if (pDest) {          *pDest = p->pData;     }     ht->arBuckets[nIndex] = p;     ht->nNumOfElements++;     return SUCCESS;}

 

2) 内核中如何实现平均分布和处理hash撞碰问题的

2.1) 平均分布
平均分布是指,将要需存储的各个素元平均的分布到HashTable中。
而责负算计具体分布到表中哪个位置的函数就是散列函数做的事件,所以散列函数的实现直接关系到平均分布的效率。
面上也提到了PHP内核中用了简略的方法实现:h & ht->nTableMask;

2.1)Hash撞碰

Hash撞碰是指,经过Hash算法后失掉的值会现出key1 != key2, 但Hash(key1)却等于Hash(key2)的况情,这就是撞碰问题。
在PHP内核来看,就是会现出key1 != key2, 但key1 & ht->nTableMask却等于 key2 & ht->nTableMask的况情。
PHP内核用使单向表链的方法来存储突冲的数据。即Bucket本身也是一个单向表链,当生发突冲时,会将数据按序顺向后排列。
如果不生发突冲,Bucket等于长度为1的的单向表链。
ZEND_API int zend_hash_find(const HashTable *ht, const char *arKey, uint nKeyLength, void **pData){     ulong h;     uint nIndex;     Bucket *p;     IS_CONSISTENT(ht);     h = zend_inline_hash_func(arKey, nKeyLength);     nIndex = h & ht->nTableMask;     p = ht->arBuckets[nIndex];     //找到素元时,并非当即返回,而是要再比对h与nKeyLength,止防hash撞碰。此段码代就是遍历表链,直到表链尾部。     while (p != NULL) {          if ((p->h == h) && (p->nKeyLength == nKeyLength)) {               if (!memcmp(p->arKey, arKey, nKeyLength)) {                    *pData = p->pData;                    return SUCCESS;               }          }          p = p->pNext;     }     return FAILURE;}
以后,将会写一篇关于用利Hash算法,停止分布式存储的分析。

    原文地址:

    

文章结束给大家分享下程序员的一些笑话语录: 看到有人回帖“不顶不是中国人”,他的本意是想让帖子沉了。

转载于:https://www.cnblogs.com/xinyuyuanm/archive/2013/04/25/3043303.html

你可能感兴趣的文章
app引导页
查看>>
51nod 2006 飞行员匹配
查看>>
vi/vim 行删除操作
查看>>
json 是个什么东西?
查看>>
A - Wireless Network-poj2236(简单并查集)
查看>>
AppBoxFuture(八): 另类的ORM实现
查看>>
极客编程
查看>>
Repeater分页
查看>>
C++输入cin,输出cout,换行endl,getline连续读取字符
查看>>
Cortex-M3 双堆栈指针(MSP&PSP)
查看>>
react+spring 记录跨域问题的解决方法
查看>>
基础算法之冒泡排序Bubble Sort
查看>>
PHP环境配置
查看>>
堆排序
查看>>
java实现链栈
查看>>
代码·--四则运算的主要核心代码
查看>>
将人工智能带到物联网边界设备(2)
查看>>
软件工程学习计划
查看>>
VIM神器打造Javascript开发环境
查看>>
并查集
查看>>