NSDictionary实现原理

NSDictionary实现原理

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。数据在hash表中分布的越均匀，其访问效率越高。而在Objective-C中，通常都是利用NSString 来作为键值，其内部使用的hash函数也是通过使用 NSString对象作为键值来保证数据的各个节点在hash表中均匀分布。

见NSDictionary中最常用的一个方法原型：

- (void)setObject:(id)anObject forKey:(id <NSCopying>)aKey;
从这个方法中可以知道， 要作为 Key 值，必须遵循 NSCopying 协议。也就是说在NSDictionary内部，会对 aKey 对象 copy 一份新的。而  anObject 对象在其内部是作为强引用（retain或strong)。所以在MRC下，向该方法发送消息之后，我们会向anObject发送 release 消息进行释放。

既然知道了作为 key 值，必须遵循 NSCopying 协议，说明除了 NSString 对象之外，我们还可以使用其他类型对象来作为 NSDictionary 的 key值。不过这还不够，作为 key 值，该类型还必须继承于 NSObject 并且要重载一下两个方法：

- (NSUInteger)hash;

- (BOOL)isEqual:(id)object;

其中，hash 方法是用来计算该对象的 hash 值，最终的 hash 值决定了该对象在 hash 表中存储的位置。所以同样，如果想重写该方法，我们尽量设计一个能让数据分布均匀的 hash 函数。
isEqual 方法是为了通过 hash 值来找到 对象 在hash 表中的位置。

下面，我根据一个小Demo来自定义一个作为 NSDictionary 的 key 值的类。见代码：

KeyObject.h文件：

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// KeyObject.h
// KeyDemo
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// Created by linshaolie on 14-11-26.
// Copyright (c) 2014年 lin. All rights reserved.
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#import <Foundation/Foundation.h>

@interface KeyObject : NSObject<NSCopying> //实现Copying协议

//作为hash值
@property(nonatomic, readonly) NSUInteger hashValue;

- (instancetype)initWithHashI:(NSUInteger)i;

@end
KeyObject.m文件：

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// KeyObject.m
// KeyDemo
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// Created by linshaolie on 14-11-26.
// Copyright (c) 2014年 lin. All rights reserved.
//

#import "KeyObject.h"

@interface KeyObject ()

//作为hash值
@property(nonatomic) NSUInteger hashValue;

@end

@implementation KeyObject


- (instancetype)initWithHashValue:(NSUInteger)hashValue
{
self = [super init];
if ( self )
{
_hashValue = hashValue;
}
return self;
}

#pragma mark -overload methor
- (BOOL)isEqual:(id)object
{
//根据hash值判断是否是同一个键值
return ([self hashKeyValue] == [(typeof(self))object hashKeyValue]);
}

- (NSUInteger)hash
{
return [self hashKeyValue]; //返回哈希值
}

#pragma mark -NSCopying
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
KeyObject *obj = [KeyObject allocWithZone:zone];
obj.hashValue = self.hashValue;
return obj;
}

#pragma mark -private methor
//哈希函数
- (NSUInteger)hashKeyValue
{
return _hashValue % 7; //这里哈希函数用了简单的对7取余
}

@end

ViewController.m文件：（测试）

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// ViewController.m
// KeyDemo
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// Created by lin on 14-11-26.
// Copyright (c) 2014年 linshaolie. All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"
#import "KeyObject.h"

@interface ViewController ()
{
CGPoint _oldPoint;
CGMutablePathRef _pathRef;
UIImageView *_imageView;
}
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];

//Test...
KeyObject *key1 = [[KeyObject alloc] initWithHashValue:1];
NSMutableDictionary *dic = [[NSMutableDictionary alloc] init];
[dic setObject:@"AAA" forKey:key1];

KeyObject *key2 = [[KeyObject alloc] initWithHashValue:8];
[dic setObject:@"BBB" forKey:key2];

KeyObject *key3 = [[KeyObject alloc] initWithHashValue:3];
[dic setObject:@"CCC" forKey:key3];


NSLog(@"%@", [dic objectForKey:key2]);
NSLog(@"%@", [dic allKeys]);
NSLog(@"%@", [dic allValues]);
}
@end

输出结果：

在调用 setObject: forKey:  后，内部会去调用 key 对象的 hash 方法确定 object 在hash表内的入口位置，然后会调用 isEqual 来确定该值是否已经存在于 NSDictionary中。
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