C# Dictionary的底层实现解析

前言：很多文章描述过于复杂故整理之。

1C# Dictionary设计思想：

1.1 数据结构

• 创建大小为size的数组entries（用来存放字典元素--以下称：entry）
• 创建桶buckets数组记录entry的index（大小和entries保持一致）
• entry结构体：hash、nextIndex（下个entry的index）、key、value

1.2 数据维护（逻辑）

• 添加entry时，计算该entry hashCode落在桶的位置（规则是hashCode对桶求余）
• 当出现落在的位置（桶）里已经有别的“index”了，那么这些冲突的index根据先来后到建立单链表（即链地址法--开放地址法、链地址法、建立溢出区、再哈希法4大方法之一） 可以发现，最理想的状态是，每个entry一一对应的落在buckets数组上是最划算的（查询等消耗最低）。
• 当entries数组长度不够用时扩容，buckets也需要同步扩容。
• 记录freeCount，freeCount == count（entries的）-Count(字典的)
• 字典有个版本字段，增删改都会导致+1。（意义：比如遍历的过程是否版本被修改--增删）（freeList;//记录最近一次remove的实体的idx）

1.3 链地址图示--桶冲突

1.4 部分源码例子

      private void Resize(int newSize, bool forceNewHashCodes) {
            Contract.Assert(newSize >= entries.Length);
            //创建新的桶数组
            int[] newBuckets = new int[newSize];
            for (int i = 0; i < newBuckets.Length; i++) newBuckets[i] = -1;
            //创建新的实体数组
            Entry[] newEntries = new Entry[newSize];
            //拷贝实体数组
            Array.Copy(entries, 0, newEntries, 0, count);
            //强制重新计算hashCode
            if(forceNewHashCodes) {
                for (int i = 0; i < count; i++) {
                    if(newEntries[i].hashCode != -1) {
                        newEntries[i].hashCode = (comparer.GetHashCode(newEntries[i].key) & 0x7FFFFFFF);
                    }
                }
            }
            for (int i = 0; i < count; i++) { 
                if (newEntries[i].hashCode >= 0) {
                    //当hashCode大于-1（该元素有值），赋值桶的值
                    int bucket = newEntries[i].hashCode % newSize;
                    newEntries[i].next = newBuckets[bucket];
                    newBuckets[bucket] = i;
                }
            }
            buckets = newBuckets;
            entries = newEntries;
        }

Find操作

       private int FindEntry(TKey key) {
            ...
           int hashCode = comparer.GetHashCode(key) & 0x7FFFFFFF;
           //对应的桶拿到该桶位置最近一次的实体的idx， 遍历桶位置的单链表，如果对应的key和参数key相等，则return
           for (int i = buckets[hashCode % buckets.Length]; i >= 0; i = entries[i].next) {
               if (entries[i].hashCode == hashCode && comparer.Equals(entries[i].key, key)) return i;
            }
            ...
            return -1;
        }

建议查看源码深入理解

扩展：
https://www.cnblogs.com/InCerry/p/10325290.html