Perché il dizionario è preferito su Hashtable in C #?

Nella maggior parte dei linguaggi di programmazione, i dizionari sono preferiti rispetto agli hashtabili. Quali sono le ragioni alla base di ciò?

Per quello che vale, un dizionario è (concettualmente) una tabella hash.

Se intendevi "perché usiamo la Dictionary<TKey, TValue>classe anziché la Hashtableclasse?", Allora è una risposta semplice: Dictionary<TKey, TValue>è un tipo generico, Hashtablenon lo è. Ciò significa che si ottiene la sicurezza del tipo con Dictionary<TKey, TValue>, perché non è possibile inserire alcun oggetto casuale in esso e non è necessario eseguire il cast dei valori estratti.

È interessante notare che l' Dictionary<TKey, TValue>implementazione in .NET Framework si basa sul Hashtable, come puoi vedere da questo commento nel suo codice sorgente:

Il dizionario generico è stato copiato dalla fonte di Hashtable

fonte

Dictionary<<< >>> Hashtabledifferenze:

• Generico <<< >>> Non generico
• Richiede la sincronizzazione del thread <<< >>> Offre una versione thread-safe tramite il Synchronized()metodo
• Articolo elencato: KeyValuePair<<< >>> Articolo elencato:DictionaryEntry
• Più recenti (> .NET 2.0 ) <<< >>> Più vecchi (da .NET 1.0 )
• è in System.Collections.Generic <<< >>> è in System.Collections
• La richiesta alla chiave inesistente genera un'eccezione <<< >>> La richiesta alla chiave inesistente restituisce null
• potenzialmente un po ' più veloce per i tipi di valore <<< >>> un po' più lento (richiede boxe / unboxing) per i tipi di valore

Dictionary/ Hashtablesomiglianze:

• Entrambi sono hashtables interni == accesso rapido ai dati di molti elementi in base alla chiave
• Entrambi hanno bisogno di chiavi immutabili e uniche
• Le chiavi di entrambi hanno bisogno del proprio GetHashCode()metodo

Collezioni .NET simili (candidati da utilizzare al posto di Dizionario e Hashtable):

• ConcurrentDictionary- thread safe (è possibile accedere in modo sicuro da più thread contemporaneamente)
• HybridDictionary- prestazioni ottimizzate (per pochi articoli e anche per molti articoli)
• OrderedDictionary- è possibile accedere ai valori tramite l'indice int (in base all'ordine in cui sono stati aggiunti gli articoli)
• SortedDictionary- articoli ordinati automaticamente
• StringDictionary- fortemente tipizzato e ottimizzato per le stringhe

Perché Dictionaryè una classe generica ( Dictionary<TKey, TValue>), in modo che l'accesso al suo contenuto sia sicuro per il tipo (cioè non è necessario eseguire il cast da Object, come si fa con a Hashtable).

Confrontare

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

per

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

Tuttavia, Dictionaryè implementato internamente come tabella hash, quindi tecnicamente funziona allo stesso modo.

Cordiali saluti: In .NET, il Hashtablethread è sicuro per l'uso da parte di più thread di lettura e un singolo thread di scrittura, mentre in Dictionarypubblico i membri statici sono thread-safe, ma i membri di ogni istanza non sono garantiti come thread-safe.

Abbiamo dovuto cambiare tutti i nostri dizionari in Hashtablequesto modo.

In .NET, la differenza tra Dictionary<,>e HashTableè principalmente che il primo è un tipo generico, quindi ottieni tutti i vantaggi dei generici in termini di controllo statico del tipo (e boxe ridotto, ma questo non è così grande come la gente tende a pensare termini di prestazione - c'è un costo di memoria definito per la boxe).

La gente dice che un dizionario è lo stesso di una tabella hash.

Questo non è necessariamente vero. Una tabella hash è un modo per implementare un dizionario. Un tipico a quello, e potrebbe essere quello predefinito in .NET nella Dictionaryclasse, ma non è per definizione l'unico.

Potresti ugualmente implementare un dizionario usando un elenco collegato o un albero di ricerca, non sarebbe altrettanto efficiente (per una metrica di efficiente).

Collectionse Genericssono utili per la gestione di un gruppo di oggetti. In .NET, tutti gli oggetti delle raccolte rientrano nell'interfaccia IEnumerable, che a sua volta ha ArrayList(Index-Value))& HashTable(Key-Value). Dopo .NET Framework 2.0, ArrayListe HashTablesono stati sostituiti con List& Dictionary. Ora, i Arraylist& HashTablenon sono più utilizzati nei progetti di oggi.

Venire alla differenza tra HashTable& Dictionary, Dictionaryè generico dove Hastablenon è generico. Possiamo aggiungere qualsiasi tipo di oggetto HashTable, ma durante il recupero dobbiamo lanciarlo sul tipo richiesto. Quindi, non è sicuro. Ma per dictionarydichiarare se stesso possiamo specificare il tipo di chiave e valore, quindi non è necessario eseguire il cast durante il recupero.

Diamo un'occhiata a un esempio:

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);
        }

    }
}

Dizionario,

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);
        }
    }
}

Dizionario:

• Restituisce / genera Eccezione se proviamo a trovare una chiave che non esiste.

• È più veloce di un Hashtable perché non c'è boxe e unboxing.

• Solo i membri statici pubblici sono thread-safe.

• Il dizionario è un tipo generico, il che significa che possiamo usarlo con qualsiasi tipo di dati (durante la creazione, è necessario specificare i tipi di dati per chiavi e valori).

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

• Dictionay è un'implementazione di Hashtable sicura per i tipi Keyse Valuesfortemente tipizzata.

hashtable:

• Restituisce null se proviamo a trovare una chiave che non esiste.

• È più lento del dizionario perché richiede boxe e unboxing.

• Tutti i membri di un Hashtable sono thread-safe,

• Hashtable non è un tipo generico,

• Hashtable è una struttura di dati tipicamente libera, possiamo aggiungere chiavi e valori di qualsiasi tipo.

L' esame approfondito delle strutture di dati che utilizzano l' articolo C # su MSDN afferma che esiste anche una differenza nella strategia di risoluzione delle collisioni :

La classe Hashtable utilizza una tecnica denominata rifacimento .

Il rehashing funziona come segue: esiste un set di funzioni hash differenti, H ₁ ... H _n , e quando si inserisce o recupera un elemento dalla tabella hash, inizialmente viene utilizzata la funzione hash H ₁ . Se questo porta a una collisione, viene invece provato H ₂ e, se necessario , fino a H _n .

Il dizionario utilizza una tecnica nota come concatenamento .

Con il rifacimento, in caso di collisione viene ricalcolato l'hash e viene provato il nuovo slot corrispondente a un hash. Con il concatenamento, tuttavia, viene utilizzata una struttura di dati secondaria per contenere eventuali collisioni . In particolare, ogni slot nel Dizionario ha una matrice di elementi che si associano a quel bucket. In caso di collisione, l'elemento di collisione viene anteposto all'elenco dei bucket.

Da .NET Framework 3.5 esiste anche un servizio HashSet<T>che fornisce tutti i vantaggi di Dictionary<TKey, TValue>se hai bisogno solo delle chiavi e senza valori.

Quindi, se usi a Dictionary<MyType, object>e imposti sempre il valore per nullsimulare il tipo hash table sicuro dovresti forse considerare di passare a HashSet<T>.

Si Hashtabletratta di una struttura di dati tipicamente libera, quindi è possibile aggiungere chiavi e valori di qualsiasi tipo a Hashtable. La Dictionaryclasse è Hashtableun'implementazione sicura e le chiavi e i valori sono fortemente tipizzati. Quando si crea Dictionaryun'istanza, è necessario specificare i tipi di dati sia per la chiave che per il valore.

Si noti che MSDN dice: "La classe Dictionary <(Of <(TKey, TValue>)>) è implementata come una tabella hash ", non "La classe Dictionary <(Of <(TKey, TValue>)>) è implementata come una HashTable "

Il dizionario NON è implementato come HashTable, ma è implementato seguendo il concetto di una tabella hash. L'implementazione non è correlata alla classe HashTable a causa dell'uso di Generics, sebbene internamente Microsoft avrebbe potuto usare lo stesso codice e sostituito i simboli di tipo Object con TKey e TValue.

In .NET 1.0 Generics non esisteva; questo è dove originariamente iniziarono HashTable e ArrayList.

HashTable:

Chiave / valore verranno convertiti in un tipo di oggetto (boxe) durante la memorizzazione nell'heap.

Chiave / valore deve essere convertito nel tipo desiderato durante la lettura dall'heap.

Queste operazioni sono molto costose. Dobbiamo evitare il più possibile il pugilato / unboxing.

Dizionario: variante generica di HashTable.

Nessun boxe / unboxing. Nessuna conversione richiesta.

Un oggetto Hashtable è costituito da bucket che contengono gli elementi della raccolta. Un bucket è un sottogruppo virtuale di elementi all'interno di Hashtable, che semplifica e velocizza la ricerca e il recupero rispetto alla maggior parte delle raccolte .

La classe Dictionary ha le stesse funzionalità della classe Hashtable. Un dizionario di un tipo specifico (diverso dall'oggetto) ha prestazioni migliori rispetto a un Hashtable per i tipi di valore perché gli elementi di Hashtable sono di tipo Object e, pertanto, si verificano tipicamente boxing e unboxing se si memorizza o recupera un tipo di valore.

Per ulteriori letture: Hashtable e Tipi di raccolte di dizionari

Un'altra differenza importante è che Hashtable è thread-safe. Hashtable ha la sicurezza del thread multi-reader / single writer (MR / SW) incorporata, il che significa che Hashtable consente ONE writer insieme a più lettori senza blocco.

Nel caso di Dictionary non esiste sicurezza thread; se hai bisogno della sicurezza dei thread devi implementare la tua sincronizzazione.

Per elaborare ulteriormente:

Hashtable fornisce un po 'di sicurezza del thread attraverso Synchronized proprietà, che restituisce un wrapper thread-safe attorno alla raccolta. Il wrapper funziona bloccando l'intera raccolta su ogni operazione di aggiunta o rimozione. Pertanto, ogni thread che sta tentando di accedere alla raccolta deve attendere il proprio turno per ottenere un blocco. Questo non è scalabile e può causare un significativo peggioramento delle prestazioni per raccolte di grandi dimensioni. Inoltre, il design non è completamente protetto dalle condizioni di gara.

Le classi di raccolta di .NET Framework 2.0 come List<T>, Dictionary<TKey, TValue>, ecc. Non forniscono alcuna sincronizzazione dei thread; il codice utente deve fornire tutta la sincronizzazione quando gli elementi vengono aggiunti o rimossi contemporaneamente su più thread

Se è necessaria la sicurezza dei tipi e la sicurezza dei thread, utilizzare le classi di raccolte simultanee in .NET Framework. Ulteriori letture qui .

Un'ulteriore differenza è che quando si aggiungono più voci nel dizionario, viene mantenuto l'ordine in cui vengono aggiunte le voci. Quando recuperiamo gli articoli dal Dizionario, otterremo i record nello stesso ordine in cui li abbiamo inseriti. Considerando che Hashtable non mantiene l'ordine di inserimento.

Un'altra differenza che posso capire è:

Non possiamo usare il dizionario <KT, VT> (generici) con i servizi web. Il motivo è che nessuno standard di servizi web supporta lo standard generics.

Dictionary<> è un tipo generico e quindi è sicuro.

È possibile inserire qualsiasi tipo di valore in HashTable e questo può talvolta generare un'eccezione. Ma Dictionary<int>accetta solo valori interi e allo stesso modo Dictionary<string>accetta solo stringhe.

Quindi, è meglio usare Dictionary<>invece di HashTable.

Nella maggior parte dei linguaggi di programmazione, i dizionari sono preferiti rispetto agli hashtabili

Non penso sia necessariamente vero, la maggior parte delle lingue ha l'una o l'altra, a seconda della terminologia che preferiscono .

In C #, tuttavia, la chiara ragione (per me) è che C # HashTables e altri membri dello spazio dei nomi System.Collections sono in gran parte obsoleti. Erano presenti in c # V1.1. Sono stati sostituiti da C # 2.0 dalle classi generiche nello spazio dei nomi System.Collections.Generic.

Secondo quello che vedo usando .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;

Quindi possiamo essere sicuri che DictionaryBase utilizza internamente una HashTable.