NSDictionary的实质和实现原理

一、NSDictionary使用原理

    1.NSDictionary（字典）是使用 hash表来实现key和value之间的映射和存储的， hash函数设计的好坏影响着数据的查找访问效率。

    - (void)setObject:(id)anObject forKey:(id <NSCopying>)aKey;

   2.Objective-C中的字典 NSDictionary 底层其实是一个哈希表，实际上绝大多数语言中字典都通过哈希表实现，

二、哈希的原理

   哈希概念:哈希表的本质是一个数组，数组中每一个元素称为一个箱子(bin)，箱子中存放的是键值对。    

三、哈希表的存储过程:

    1. 根据 key计算出它的哈希值 h。

    2.假设箱子的个数为 n，那么这个键值对应该放在第 (h % n) 个箱子中。

    3.如果该箱子中已经有了键值对，就使用开放寻址法或者拉链法解决冲突。

    在使用拉链法解决哈希冲突时，每个箱子其实是一个链表，属于同一个箱子的所有键值对都会排列在链表中。

    哈希表还有一个重要的属性:负载因子(load factor)，它用来衡量哈希表的 空/满 程度，一定程度上也可以体现查询的效率，计算公式为:

   负载因子 =总键值对数 /箱子个数

   负载因子越大，意味着哈希表越满，越容易导致冲突，性能也就越低。因此，一般来说，当负载因子大于某个常数(可能是1，或者0.75等)时，哈希表将自动扩容。

重哈希概念:    

   哈希表在自动扩容时，一般会创建两倍于原来个数的箱子，因此即使 key的哈希值不变，对箱子个数取余的结果也会发生改变，因此所有键值对的存放位置都有可能发生改变，这个过程也称为重哈希(rehash)。

    哈希表的扩容并不总是能够有效解决负载因子过大的问题。假设所有 key的哈希值都一样，那么即使扩容以后他们的位置也不会变化。虽然负载因子会降低，但实际存储在每个箱子中的链表长度并不发生改变，因此也就不能提高哈希表的查询性能。

四、总结，细心的读者可能会发现哈希表的两个问题:

   1.如果哈希表中本来箱子就比较多，扩容时需要重新哈希并移动数据，性能影响较大。

   2.如果哈希函数设计不合理，哈希表在极端情况下会变成线性表，性能极低。

五、hash的实现

NSDictionary生成hash表使用的是拉链法，可以理解为“链表的数组”即：

根结构为数组，每个元素为链表

添加key的时候，会把key的hash对根结构的长度取余，结果作为根结构的下标，再把key插入到下标对应的链表元素中

解决hash冲突

hash冲突即存在多个hash一样的key

一般来说拉链法需要涉及到解决hash冲突，但巧就巧在，ObjC中一般对象的hash就是它本身的地址，所以几乎是不可能冲突的，对于NSString这类重写了hash方法的，会同时要求重写isEqual方法

。当真的遇到hash冲突的话，NSDictionary插入时会无视冲突，而在取数据时，在找到hash后会多一步通过isEqual对比是不是需要的key，如果不是就继续往下找，一般来说出现hash冲突的key都会在同一个链表的相邻位置，所以查找的消耗会非常的低

同时NSHashTable，NSSet，NSMapTable的实现都是基于拉链法生成的hash表