Чому Словник віддається перевазі над Hashtable в C #?

У більшості мов програмування словники переважні над хеш-таблицями. Які причини цього обумовлені?

Для чого це варто, Словник - це (концептуально) хеш-таблиця.

Якщо ви мали на увазі «чому ми використовуємо Dictionary<TKey, TValue>клас замість Hashtableкласу?», То це проста відповідь: Dictionary<TKey, TValue>це загальний тип, Hashtableчи не так. Це означає, що ви отримуєте безпеку типу Dictionary<TKey, TValue>, тому що ви не можете вставити в нього жоден випадковий об'єкт, і вам не доведеться викидати значення, які ви виймаєте.

Цікаво, що Dictionary<TKey, TValue>реалізація в .NET Framework базується на Hashtable, як ви можете сказати з цього коментаря у своєму вихідному коді:

Загальний словник був скопійований з джерела Hashtable

Джерело

Dictionary<<< >>> Hashtableвідмінності:

• Загальне <<< >>> Негенеричне
• Потрібна власна синхронізація потоку <<< >>> Пропонує безпечну версію потоку за допомогою Synchronized()методу
• Перерахуваний елемент: KeyValuePair<<< >>> Перелічений елемент:DictionaryEntry
• Новіше (> .NET 2.0 ) <<< >>> Старіше (оскільки .NET 1.0 )
• знаходиться в System.Collections.Generic <<< >>> знаходиться в System.Collections
• Запит на неіснуючий ключ викидає виняток <<< >>> Запит на неіснуючий ключ повертає null
• потенційно трохи швидше для типів значень <<< >>> біт повільніше (потребує боксу / розпакування) для типів значень

Dictionary/ Hashtableподібності:

• Обидва є внутрішньо хеш-таблицями == швидкий доступ до даних багатьох предметів відповідно до ключа
• Обом потрібні незмінні та унікальні ключі
• Ключам обох потрібен власний GetHashCode()метод

Подібні колекції .NET (кандидати використовувати замість словника та хештелю):

• ConcurrentDictionary- безпечний потік (можна безпечно отримати доступ з декількох потоків одночасно)
• HybridDictionary- оптимізована продуктивність (для кількох предметів, а також для багатьох предметів)
• OrderedDictionary- доступ до значень можна отримати за допомогою int індексу (у порядку, в якому додані елементи)
• SortedDictionary- елементи сортуються автоматично
• StringDictionary- сильно набрані та оптимізовані для рядків

Оскільки Dictionaryце загальний клас ( Dictionary<TKey, TValue>), тож доступ до його вмісту є безпечним для типу (тобто вам не потрібно робити передачу Object, як це робиться з a Hashtable).

Порівняйте

var customers = new Dictionary<string, Customer>();
...
Customer customer = customers["Ali G"];

до

var customers = new Hashtable();
...
Customer customer = customers["Ali G"] as Customer;

Однак Dictionaryреалізується як хеш-таблиця всередині, тому технічно це працює так само.

FYI: In .NET Hashtableє потоком безпечним для використання декількома потоками читачів та однією записуючою ниткою, тоді як у Dictionaryзагальнодоступних статичних членів безпечна нитка, але будь-які члени екземплярів не гарантують, що вони є безпечними для потоків.

HashtableЧерез це нам довелося змінити всі наші словники .

У .NET, різниця між Dictionary<,>і HashTable, головним чином, полягає в тому, що колишній - це загальний тип, тому ви отримуєте всі переваги дженериків у плані перевірки статичного типу (і зменшеного боксу, але це не так вже й багато, як люди схильні думати в терміни продуктивності - все ж є певна вартість пам'яті для боксу).

Люди кажуть, що Словник - це те саме, що і хеш-таблиця.

Це не обов'язково правда. Хеш-таблиця - один із способів реалізації словника. Типовий для цього, і він може бути типовим у .NET у Dictionaryкласі, але це не за визначенням єдиний.

Ви можете однаково добре реалізувати словник за допомогою зв'язаного списку або дерева пошуку, він просто не буде настільки ефективним (для деякої метрики ефективності).

Collections& Genericsкорисні для обробки групи об'єктів. У .NET всі об'єкти колекцій потрапляють під інтерфейс IEnumerable, який у свою чергу має ArrayList(Index-Value))& HashTable(Key-Value). Після .NET Framework 2.0, ArrayList& HashTableбули замінені на List& Dictionary. Тепер Arraylist& & HashTableбільше не використовуються в сучасних проектах.

Переходячи до різниці між HashTable& Dictionary, Dictionaryє загальним, де як Hastableце не є загальним. Ми можемо додати до будь-якого типу об’єкт HashTable, але під час отримання нам потрібно привести його до потрібного типу. Отже, це не безпечно. Але до того dictionary, заявляючи про себе, ми можемо вказати тип ключа та значення, тому немає необхідності робити це під час пошуку.

Розглянемо приклад:

HashTable

class HashTableProgram
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Hashtable ht = new Hashtable();
        ht.Add(1, "One");
        ht.Add(2, "Two");
        ht.Add(3, "Three");
        foreach (DictionaryEntry de in ht)
        {
            int Key = (int)de.Key; //Casting
            string value = de.Value.ToString(); //Casting
            Console.WriteLine(Key + " " + value);
        }

    }
}

Словник,

class DictionaryProgram
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Dictionary<int, string> dt = new Dictionary<int, string>();
        dt.Add(1, "One");
        dt.Add(2, "Two");
        dt.Add(3, "Three");
        foreach (KeyValuePair<int, String> kv in dt)
        {
            Console.WriteLine(kv.Key + " " + kv.Value);
        }
    }
}

Словник:

• Він повертає / кидає виняток, якщо ми спробуємо знайти ключ, який не існує.

• Це швидше, ніж Hashtable, тому що немає боксу та розпакування.

• Тільки державні статичні члени захищені потоком.

• Словник - це загальний тип, який означає, що ми можемо використовувати його з будь-яким типом даних (Під час створення необхідно вказати типи даних як для ключів, так і для значень).

  Приклад: Dictionary<string, string> <NameOfDictionaryVar> = new Dictionary<string, string>();

• Dictionay є тіпобезопасним реалізація Hashtable, Keysі Valuesє строго типізований.

Hashtable:

• Він повертається нульовим, якщо ми спробуємо знайти ключ, який не існує.

• Це повільніше, ніж словник, оскільки він вимагає боксу та розпакування.

• Усі члени в Hashtable є безпечними для потоків,

• Хештейл не є родовим типом,

• Хештеб - це структура даних із слабким типом, ми можемо додавати ключі та значення будь-якого типу.

Широке Дослідження структур даних з допомогою C # статті на MSDN стверджує , що існує також різниця в стратегії дозволу зіткнень :

Клас Хештел використовує техніку, яку називають повторною проривкою .

Повторна робота працює наступним чином: існує набір різних хеш-функцій, H ₁ ... H _n , а при вставці або виведенні елемента з хеш-таблиці спочатку використовується хеш-функція H ₁ . Якщо це призводить до зіткнення, замість цього спробується H ₂ , а в разі потреби - до H _n .

У словнику використовується техніка, яку називають ланцюжком .

Під час повторного прошивання, у випадку зіткнення, хеш перераховується, і новий слот, що відповідає хешу, буде випробуваний. Однак при ланцюговому використанні вторинна структура даних використовується для утримання будь-яких зіткнень . Зокрема, кожен слот у словнику має масив елементів, які відображають це відро. У разі зіткнення стикається елемент передує списку відра.

Оскільки .NET Framework 3.5 є також a, HashSet<T>який надає всі плюси, Dictionary<TKey, TValue>якщо вам потрібні лише ключі та відсутні значення.

Отже, якщо ви використовуєте a Dictionary<MyType, object>і завжди встановлюєте значення для nullімітації безпечної хеш-таблиці типу, можливо, вам слід подумати про перехід на HashSet<T>.

Ця Hashtableструктура даних має вільний тип, тому ви можете додавати ключі та значення будь-якого типу до Hashtable. DictionaryКлас є тіпобезопаснимі Hashtableреалізаціями, а ключі і значення сильно типізований. Під час створення Dictionaryекземпляра потрібно вказати типи даних як для ключа, так і для значення.

Зауважте, що MSDN говорить: "Клас словник <(Of <(TKey, TValue>)>) реалізований як хеш-таблиця ", а не "Словник <(Of <(TKey, TValue>)>) клас реалізований як HashTable "

Словник НЕ реалізується як HashTable, але він реалізується відповідно до концепції хеш-таблиці. Реалізація не пов'язана з класом HashTable через використання Generics, хоча внутрішньо Microsoft могла використати той самий код і замінити символи типу Object на TKey і TValue.

У .NET 1.0 Generics не існувало; саме тут спочатку починалися HashTable і ArrayList.

HashTable:

Ключ / значення буде перетворено в тип об'єкта (бокс) під час зберігання в купу.

Ключ / значення потрібно перетворити в потрібний тип під час читання з купи.

Ці операції дуже затратні. Нам потрібно максимально уникати боксу / розпакування.

Словник: Загальний варіант HashTable.

Ніякого боксу / розпакування. Не потрібно конверсій.

Об'єкт Hashtable складається з відра, що містять елементи колекції. Відро - це віртуальна підгрупа елементів в межах Hashtable, що робить пошук і витягнення простішим і швидшим, ніж у більшості колекцій .

Клас Словник має таку ж функціональність, як і клас Hashtable. Словник конкретного типу (окрім Object) має кращі показники, ніж Hashtable для типів значень, тому що елементи Hashtable мають тип Object, і, отже, бокс та розпакування зазвичай виникають при зберіганні чи пошуку типу значень.

Для подальшого читання: Типи колекції Hashtable та Dictionary

Ще одна важлива відмінність полягає в тому, що Hashtable є безпечним для ниток. Hashtable має вбудовану безпеку нитки для читання / одиночного запису (MR / SW), а це означає, що Hashtable дозволяє ОДНОМУ автору разом з декількома читачами без блокування.

У випадку Словника немає безпеки потоку; якщо вам потрібна безпека потоку, ви повинні здійснити власну синхронізацію.

Детальніше:

Хештейл забезпечує деяку безпеку ниток через Synchronizedвластивість, що повертає захисну нитку обгортку навколо колекції. Обгортка працює, блокуючи всю колекцію під час кожного додавання або видалення. Тому кожен потік, який намагається отримати доступ до колекції, повинен дочекатися своєї черги, щоб зняти один замок. Це не масштабується і може призвести до значної погіршення продуктивності для великих колекцій. Також конструкція не повністю захищена від перегонів.

Класи колекції .NET Framework 2.0, подібні List<T>, Dictionary<TKey, TValue>тощо, не забезпечують синхронізації потоків; код користувача повинен забезпечувати всю синхронізацію, коли елементи додаються або видаляються на декількох потоках одночасно

Якщо вам потрібна безпека типу, а також безпека потоку, використовуйте паралельні класи колекцій у .NET Framework. Подальше читання тут .

Додаткова відмінність полягає в тому, що коли ми додаємо декілька записів у словник, зберігається порядок, в якому вони додаються. Коли ми витягнемо елементи зі словника, ми отримаємо записи в тому ж порядку, в який ми їх вставили. Тоді як Hashtable не зберігає порядок вставки.

Ще одна відмінність, яку я можу зрозуміти:

Ми не можемо використовувати словник <KT, VT> (generics) з веб-сервісами. Причина в тому, що жоден стандарт веб-сервісу не підтримує стандарт генерики.

Dictionary<> - це загальний тип, і тому він безпечний.

Ви можете вставити будь-який тип значення в HashTable, і іноді це може бути винятком. Але Dictionary<int>прийматимуть лише цілі значення і аналогічно Dictionary<string>прийматимуть лише рядки.

Отже, краще використовувати Dictionary<>замість HashTable.

У більшості мов програмування словники переважні над хеш-таблицями

Я не думаю, що це обов'язково правда, більшість мов мають ту чи іншу, залежно від термінології, яку вони надають перевагу .

Однак у C # чітка причина (для мене) полягає в тому, що C # HashTables та інші члени простору імен System.Collections значною мірою застаріли. Вони були присутні в c # V1.1. Їх замінили з C # 2.0 класами Generic у просторі імен System.Collections.Generic.

Відповідно до того, що я бачу, використовуючи .NET Reflector :

[Serializable, ComVisible(true)]
public abstract class DictionaryBase : IDictionary, ICollection, IEnumerable
{
    // Fields
    private Hashtable hashtable;

    // Methods
    protected DictionaryBase();
    public void Clear();
.
.
.
}
Take note of these lines
// Fields
private Hashtable hashtable;

Тож ми можемо бути впевнені, що DictionaryBase використовує HashTable внутрішньо.